DE102018115380A1

DE102018115380A1 - Exhaust system for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102018115380A1
Application number: DE102018115380.5A
Authority: DE
Inventors: Koichi Kimura; Yasuyuki Irisawa; Takashi Tsunooka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2019-01-10
Also published as: JP2019015190A; US20190010854A1; CN109209621A; US10669916B2; CN109209621B; JP6607236B2

Abstract

In einer Konstruktion, in der eine Turbine und ein Abgasreinigungskatalysator nahe beieinander angeordnet sind und ein Abgassensor in einem Auslassdurchgang zwischen der Turbine und dem Abgasreinigungskatalysator angeordnet ist, wird eine Benetzung des Abgassensors mit Kondenswasser unterbunden. In einem Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine, beinhaltend einen mit einer Turbine ausgestatteten Turbolader, einen Abgasreinigungskatalysator, einen Umgehungsdurchgang, ein WGV und einen in einem bestimmten Auslassdurchgang angeordneten Abgassensor, wobei die Turbine und der Abgasreinigungskatalysator derart angeordnet sind, dass sich ein Austrittsabschnitt der Turbine und eine stromaufwärtsseitige Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators in einem vorbestimmten Nähezustand befinden und eine Verlängerungslinie einer Rotationsachse der Turbine die stromaufwärtsseitige Stirnfläche schneidet, ohne eine Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs zu schneiden, ist der Abgassensor in einer Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs an einer Position mit Ausnahme eines Bereichs angeordnet, der von einem Umgehungsabgas erreicht wird, das von einer Turbinenwirbelströmung mitgeführt wird.In a construction in which a turbine and an exhaust gas purifying catalyst are arranged close to each other and an exhaust gas sensor is disposed in an exhaust passage between the turbine and the exhaust gas purifying catalyst, wetting of the exhaust gas sensor with condensed water is inhibited. In an exhaust system for an internal combustion engine including a turbine-equipped turbocharger, an exhaust purifying catalyst, a bypass passage, a WGV, and an exhaust gas sensor disposed in a certain exhaust passage, the turbine and the exhaust purifying catalyst being arranged such that an exhaust portion of the turbine and a turbine The upstream side end surface of the exhaust purification catalyst is in a predetermined proximity state, and an extension line of a rotation axis of the turbine intersects the upstream side end surface without intersecting a wall surface of the specific exhaust passage, the exhaust gas sensor is disposed in a circumferential direction of the specific exhaust passage at a position except for a region other than a bypass exhaust gas, which is carried by a turbine vortex flow.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine, das mit einem Abgasturbinenlader (Turbolader) zum Antreiben eines Kompressors vom Zentrifugaltyp anhand von Abgasenergie, einem Abgasreinigungskatalysator, der auf der Stromabwärtsseite einer Turbine des Turboladers angeordnet ist, und einem Abgassensor, der zwischen der Turbine und dem Abgasreinigungskatalysator angeordnet ist, versehen ist.The present invention relates to an exhaust system for an internal combustion engine provided with an exhaust gas turbocharger for driving a centrifugal type compressor based on exhaust energy, an exhaust gas purifying catalyst disposed on the downstream side of a turbine of the turbocharger, and an exhaust gas sensor interposed between the turbine and the turbine the exhaust gas purification catalyst is arranged is provided.

Beschreibung des verwandten Standes der TechnikDescription of the Related Art

In einer Konstruktion, in der eine Turbine eines Turboladers in einem Auslassdurchgang einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, kann ein Umgehungsdurchgang gebildet sein, der die Turbine umgeht. Ferner ist in Patentliteratur 1 eine Technologie offenbart, bei der ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor in einem Auslassdurchgang auf der Stromabwärtsseite einer Turbine und eines Umgehungsdurchgangs angeordnet ist. Gemäß dieser Technologie ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor derart angeordnet, dass noch bevor ein aus der Turbine in einen Auslassdurchgang strömendes Abgas (nachstehend mitunter als ein „Turbinenabgas“ bezeichnet) mit einem Abgas vermischt wird, das aus dem Umgehungsdurchgang in den Auslassdurchgang strömt (nachstehend mitunter als ein „Umgehungsabgas“ bezeichnet), der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor mit dem Turbinenabgas beaufschlagt wird.In a construction in which a turbine of a turbocharger is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, a bypass passage bypassing the turbine may be formed. Further, in Patent Literature 1, a technology is disclosed in which an air-fuel ratio sensor is arranged in an exhaust passage on the downstream side of a turbine and a bypass passage. According to this technology, the air-fuel ratio sensor is arranged such that even before an exhaust gas flowing out of the turbine into an exhaust passage (hereinafter sometimes referred to as a "turbine exhaust") is mixed with an exhaust gas coming from the bypass passage into the exhaust passage flows (hereinafter sometimes referred to as a "bypass exhaust gas"), the air-fuel ratio sensor is supplied with the turbine exhaust gas.

Darüber hinaus ist es üblich geworden, dass ein Abgasreinigungskatalysator in einem Auslassdurchgang einer Verbrennungskraftmaschine auf der Stromabwärtsseite einer Turbine eines Turboladers und eines Umgehungsdurchgangs angeordnet ist. Ferner ist in Patentliteratur 2 eine Technologie offenbart, bei der ein Wastegate-Ventil (nachstehend mitunter als ein „WGV“ bezeichnet) in einem Umgehungsdurchgang angeordnet ist, wobei das WGV zum Zeitpunkt eines Kaltstarts einer Verbrennungskraftmaschine geöffnet ist. Gemäß dieser Technologie wird die Temperatur eines auf der Stromabwärtsseite des Umgehungsdurchgangs angeordneten Abgasreinigungskatalysators unter Verwendung eines Abgases relativ hoher Temperatur, das durch den Umgehungsdurchgang geströmt ist, angehoben.Moreover, it has become common that an exhaust purification catalyst is disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine on the downstream side of a turbine of a turbocharger and a bypass passage. Further, in Patent Literature 2, there is disclosed a technology in which a wastegate valve (hereinafter sometimes referred to as a "WGV") is arranged in a bypass passage, the WGV being opened at the time of cold start of an internal combustion engine. According to this technology, the temperature of an exhaust purification catalyst disposed on the downstream side of the bypass passage is raised by using a relatively high-temperature exhaust gas that has flown through the bypass passage.

Liste der AnführungenList of quotations

Patentliteraturpatent literature

Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2014-013004Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-013004
Patentliteratur 2: Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2003-254051Patent Literature 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-254051

KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Technisches ProblemTechnical problem

In dem aus einer Verbrennungskraftmaschine abgeführten Abgas ist Feuchtigkeit enthalten, und wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem kalten Zustand befindet, kann die Feuchtigkeit in dem Abgas in einem Auslassdurchgang zu Kondenswasser werden. Wenn dann in dem Auslassdurchgang auf der Stromaufwärtsseite einer Turbine, in der Turbine oder einem Umgehungsdurchgang Kondenswasser erzeugt wird, strömt das Kondenswasser aus einem Austrittsabschnitt der Turbine oder einem Austrittsabschnitt des Umgehungsdurchgangs in den Auslassdurchgang. Wenn dann ein in dem Auslassdurchgang angeordneter Abgassensor dem Kondenswasser ausgesetzt ist, kann in dem Abgassensor eine Abnormität auftreten.In the exhaust gas discharged from an internal combustion engine, moisture is contained, and when the internal combustion engine is in a cold state, the moisture in the exhaust gas in an exhaust passage may become condensed water. Then, when condensed water is generated in the exhaust passage on the upstream side of a turbine, in the turbine, or a bypass passage, the condensed water flows into the exhaust passage from an exit portion of the turbine or an exit portion of the bypass passage. Then, when an exhaust gas sensor arranged in the exhaust passage is exposed to the condensed water, an abnormality may occur in the exhaust gas sensor.

Hingegen war bereits in der Vergangenheit bekannt, dass in einem kalten Zustand einer Verbrennungskraftmaschine die Temperatur eines Abgasreinigungskatalysators unter Verwendung eines Umgehungsabgases angehoben wird, dessen Temperatur höher ist als die eines Turbinenabgases. Um in diesem Fall die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators so schnell wie möglich anzuheben, wurde erwogen, das Umgehungsabgas im Verhältnis zu dem Turbinenabgas soweit wie möglich zu erhöhen. Falls dabei das Umgehungsabgas soweit wie möglich erhöht wird, nimmt das aus einem Austrittsabschnitt eines Umgehungsdurchgangs in einen Auslassdurchgang strömende Kondenswasser zu. Demgemäß wird die Möglichkeit hoch, dass ein Abgassensor dem Kondenswasser ausgesetzt wird, welches zusammen mit dem Umgehungsabgas aus dem Umgehungsdurchgang ausströmt.On the other hand, it has been known in the past that in a cold state of an internal combustion engine, the temperature of an exhaust gas purifying catalyst is raised by using a bypass exhaust whose temperature is higher than that of a turbine exhaust gas. In this case, in order to raise the temperature of the exhaust gas purifying catalyst as fast as possible, it was considered to increase the bypass exhaust gas as much as possible relative to the turbine exhaust gas. In this case, if the bypass exhaust gas is increased as much as possible, the condensed water flowing from an exit portion of a bypass passage into an exhaust passage increases. Accordingly, the possibility becomes high that an exhaust gas sensor is exposed to the condensed water flowing out of the bypass passage together with the bypass exhaust gas.

Weiterhin ist es gemäß den in der Literatur des Standes der Technik, etc. beschriebenen Technologien bekannt, einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor (Abgassensor) an einer Position anzuordnen, an der er mit einem Turbinenabgas beaufschlagt wird, bevor dieses mit einem Umgehungsabgas vermischt wird. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Benetzung des Sensors mit Kondenswasser, das mit dem Umgehungsabgas mitströmt, unterbunden wird. In einer Konstruktion, in der eine Turbine und ein Abgasreinigungskatalysator zu dem Zweck, die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators so schnell wie möglich anzuheben, nahe beieinander angeordnet sind, ist es jedoch schwierig, den Abgassensor an der Position anzuordnen, an der er von dem Turbinenabgas beaufschlagt wird, bevor dieses mit dem Umgehungsabgas vermischt wird.Further, according to the technologies described in the literature of the prior art, etc., it is known to arrange an air-fuel ratio sensor (exhaust gas sensor) at a position where it is supplied with a turbine exhaust before it mixes with a bypass exhaust gas becomes. In this case it is assumed that the wetting of the sensor with condensed water, which flows with the bypass exhaust gas, is prevented. However, in a construction in which a turbine and an exhaust gas purifying catalyst are arranged close to each other for the purpose of raising the temperature of the exhaust gas purifying catalyst as quickly as possible, it is difficult to dispose the exhaust gas sensor at the position where it is acted upon by the turbine exhaust gas before it is mixed with the bypass exhaust gas.

Mit anderen Worten wird es bei der Konstruktion, in der der Abgassensor in dem Auslassdurchgang zwischen der Turbine und dem Abgasreinigungskatalysator angeordnet ist, in dem Fall, in dem die Turbine und der Abgasreinigungskatalysator nahe beieinander angeordnet sind, schwieriger, den Abgassensor an einer Position anzuordnen, an der die Benetzung des Abgassensors mit dem Kondenswasser, das mit dem Umgehungsabgas mitströmt, unterbunden werden kann, als in dem Fall, in dem diese anders angeordnet sind. Demgemäß hat sich der Erfinder der vorliegenden Erfindung der Sensorposition unter dem Gesichtspunkt einer Umfangsrichtung des Auslassdurchgangs neu angenommen.In other words, in the construction in which the exhaust gas sensor is located in the exhaust passage between the turbine and the engine In the case where the turbine and the exhaust gas purifying catalyst are arranged close to each other, it is more difficult to arrange the exhaust gas sensor at a position where the wetting of the exhaust gas sensor with the condensed water flowing with the bypass exhaust gas can be suppressed in the case where they are arranged differently. Accordingly, the inventor of the present invention has re-adopted the sensor position from the viewpoint of a circumferential direction of the exhaust passage.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben bezeichneten Probleme getätigt, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Technologie, die bei einer Konstruktion, in der eine Turbine und ein Abgasreinigungskatalysator nahe beieinander angeordnet sind und der Abgassensor in einem Auslassdurchgang zwischen der Turbine und dem Abgasreinigungskatalysator angeordnet ist, unterbinden kann, dass ein Abgassensor mit Kondenswasser benetzt wird.The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a technology that is arranged close to each other in a construction in which a turbine and an exhaust gas purification catalyst are arranged close together and the exhaust gas sensor in an exhaust passage between the turbine and exhaust gas the exhaust gas purification catalyst is arranged, can prevent that an exhaust gas sensor is wetted with condensation.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

In einem Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Abgassensor an einer Position in einer Umfangsrichtung eines Auslassdurchgangs zwischen einer Turbine und einem Abgasreinigungskatalysator mit Ausnahme eines Bereichs angeordnet, der von einem Umgehungsabgas zu der Zeit erreicht wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem kalten Zustand befindet, wobei das Umgehungsabgas von einem wirbelnden Abgas mitgeführt wird, das durch den Auslassdurchgang strömt, während es an einer Wandoberfläche desselben entlangwirbelt.In an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention, an exhaust gas sensor is disposed at a position in a circumferential direction of an exhaust passage between a turbine and an exhaust gas purifying catalyst except for a region reached by a bypass exhaust gas at the time when the internal combustion engine is in a cold Is state, wherein the bypass exhaust gas is carried by a swirling exhaust gas flowing through the outlet passage while it swirls along a wall surface thereof.

Genauer gesagt weist ein Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung auf: einen Turbolader mit einer Turbine, der in einem Auslassdurchgang der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist; einen Abgasreinigungskatalysator, der in dem Auslassdurchgang an einer Stelle stromabwärts der Turbine angeordnet ist; einen Umgehungsdurchgang, der an einer Stelle stromaufwärts der Turbine von dem Auslassdurchgang abzweigt und an einer Stelle stromaufwärts des Abgasreinigungskatalysators unter Umgehung der Turbine in den Auslassdurchgang übergeht; ein Wastegate-Ventil, das imstande ist, einen Abgaskanalquerschnitt in dem Umgehungsdurchgang zu verändern; und einen Abgassensor, der in einem bestimmten Auslassdurchgang angeordnet ist, welcher ein Abschnitt des Auslassdurchgangs zwischen der Turbine und dem Abgasreinigungskatalysator ist; wobei die Turbine und der Abgasreinigungskatalysator derart angeordnet sind, dass sich ein Austrittsabschnitt der Turbine und eine stromaufwärtsseitige Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators in einem vorbestimmten Nähezustand befinden und eine Verlängerungslinie einer Rotationsachse der Turbine die stromaufwärtsseitige Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators schneidet, ohne eine Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs zu schneiden; und ist ferner derart aufgebaut, dass, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem kalten Zustand befindet und ein Öffnungsgrad des Wastegate-Ventils ein vorbestimmter Öffnungsgrad ist, das aus dem Umgehungsdurchgang in den bestimmten Auslassdurchgang strömende Umgehungsabgas zu der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators geleitet wird; und der Abgassensor an einer Position in einer Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs mit Ausnahme eines ersten Bereichs angeordnet ist, der ein Bereich ist, der von dem Umgehungsabgas zu der Zeit erreicht wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem kalten Zustand befindet, wobei das Umgehungsabgas von einem wirbelnden Abgas mitgeführt wird, das aus der Turbine in den bestimmten Auslassdurchgang strömt und durch den bestimmten Auslassdurchgang strömt, während es an der Wandoberfläche desselben entlangwirbelt.More specifically, an exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention comprises: a turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine; an exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage at a location downstream of the turbine; a bypass passage branching from the exhaust passage at a position upstream of the turbine and merging with the exhaust passage at a location upstream of the exhaust purification catalyst, bypassing the turbine; a wastegate valve capable of changing an exhaust passage cross section in the bypass passage; and an exhaust gas sensor disposed in a certain exhaust passage which is a portion of the exhaust passage between the turbine and the exhaust gas purifying catalyst; wherein the turbine and the exhaust gas purification catalyst are arranged such that an exit portion of the turbine and an upstream end surface of the exhaust purification catalyst are in a predetermined proximity state and an extension line of a rotation axis of the turbine intersects the upstream side surface of the exhaust purification catalyst without intersecting a wall surface of the particular exhaust passage; and is further configured such that when the internal combustion engine is in a cold state and an opening degree of the wastegate valve is a predetermined opening degree, the bypass exhaust gas flowing out of the bypass passage into the specific exhaust passage is directed to the upstream side end surface of the exhaust purification catalyst; and the exhaust gas sensor is disposed at a position in a circumferential direction of the specific exhaust passage except for a first region that is an area reached from the bypass exhaust gas at the time when the internal combustion engine is in a cold state, wherein the bypass exhaust gas is from a entraining exhaust gas flowing from the turbine into the designated exhaust passage and flowing through the specific exhaust passage while swirling along the wall surface thereof.

Bei einer derartigen Verbrennungskraftmaschine befinden sich der Austrittsabschnitt der Turbine und die stromaufwärtsseitige Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators in dem vorbestimmten Nähezustand, so dass in dem bestimmten Auslassdurchgang eine Wärmeabfuhr von dem Abgas auf seine Durchgangswand unterbunden wird. Hier ist der vorbestimmte Nähezustand ein Zustand, in dem die Turbine und der Abgasreinigungskatalysator derart angeordnet sind, dass ein Verhältnis zwischen einem Abstand von dem Austrittsabschnitt der Turbine zu der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators und einem Durchmesser des Abgasreinigungskatalysators in einen vorbestimmten Bereich in der Nähe von 1,0 fällt. Darüber hinaus ist der Aufbau derart, dass das Umgehungsabgas zu der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators geleitet wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in dem kalten Zustand befindet und der Öffnungsgrad des WGV der vorbestimmte Öffnungsgrad ist, so dass die Wärme des Umgehungsabgases auf effiziente Weise auf den Abgasreinigungskatalysator übertragen wird. Mit anderen Worten ist die Verbrennungskraftmaschine derart aufgebaut, dass sie imstande ist, die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators so schnell wie möglich anzuheben.In such an internal combustion engine, the exhaust portion of the turbine and the upstream end surface of the exhaust gas purifying catalyst are in the predetermined proximity state, so that in the specific exhaust passage, heat dissipation from the exhaust gas to its passage wall is inhibited. Here, the predetermined proximity state is a state in which the turbine and the exhaust purification catalyst are arranged such that a ratio between a distance from the exit section of the turbine to the upstream side face of the exhaust purification catalyst and a diameter of the exhaust purification catalyst becomes within a predetermined range near 1 , 0 falls. Moreover, the structure is such that the bypass exhaust gas is directed to the upstream side face of the exhaust purification catalyst when the internal combustion engine is in the cold state and the opening degree of the WGV is the predetermined opening degree, so that the heat of the bypass exhaust gas is efficiently applied to the exhaust purification catalyst is transmitted. In other words, the internal combustion engine is constructed such that it is capable of raising the temperature of the exhaust gas purifying catalyst as fast as possible.

Anders ausgedrückt ist dabei der vorbestimmte Öffnungsgrad ein Öffnungsgrad des WGV zu der Zeit, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in dem kalten Zustand befindet (nachstehend mitunter als ein „Kaltzeitöffnungsgrad“ bezeichnet). Weiterhin ist dieser Kaltzeitöffnungsgrad ein Öffnungsgrad, bei dem die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators unter Verwendung des Umgehungsabgases so schnell wie möglich angehoben werden kann. Der Kaltzeitöffnungsgrad ist beispielsweise ein vollständig geöffneter Grad des WGV. In diesem Fall kann das Umgehungsabgas in Bezug auf das Turbinenabgas soweit wie möglich erhöht werden. Oder der Kaltzeitöffnungsgrad ist beispielsweise ein Öffnungsgrad, bei dem das Umgehungsabgas zu einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators geleitet wird. In diesem Fall wird es einfacher, die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators anzuheben.In other words, the predetermined opening degree is an opening degree of the WGV at the time when the internal combustion engine is in the cold state (hereinafter sometimes referred to as a "cold-time opening degree"). Furthermore, this cold-time opening degree is an opening degree at which the temperature of the Emission control catalyst can be raised using the bypass exhaust gas as quickly as possible. The cold-time opening degree is, for example, a fully opened degree of WGV. In this case, the bypass exhaust gas with respect to the turbine exhaust gas can be increased as much as possible. Or, the cold-time opening degree is, for example, an opening degree at which the bypass exhaust gas is directed to a substantially middle portion of the upstream-side end surface of the exhaust purification catalyst. In this case, it becomes easier to raise the temperature of the exhaust purification catalyst.

Weiterhin wird, wenn der Öffnungsgrad des WGV der Kaltzeitöffnungsgrad ist, die Strömungsrate des Umgehungsabgases größer als die Strömungsrate des Turbinenabgases. Dabei neigt das aus dem Umgehungsdurchgang in den bestimmten Auslassdurchgang strömende Kondenswasser dazu, durch den bestimmten Auslassdurchgang zu strömen, während es von einem Strom des Umgehungsabgases mitgeführt wird. Aus diesem Grund wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in dem kalten Zustand befindet, leicht eine Benetzung des Sensors mit dem Kondenswasser herbeigeführt, das mit dem Strom des Umgehungsabgases mitströmt. Demgemäß ist es wünschenswert, dass der Abgassensor an einer Position angeordnet ist, die nicht von dem Umgehungsabgas erreicht wird.Further, when the opening degree of the WGV is the cold-time opening degree, the flow rate of the bypass exhaust gas becomes larger than the flow rate of the turbine exhaust gas. At this time, the condensed water flowing from the bypass passage into the specific outlet passage tends to flow through the specific outlet passage while being carried along by a flow of the bypass exhaust gas. For this reason, when the internal combustion engine is in the cold state, it is easy to cause wetting of the sensor with the condensed water flowing with the flow of the bypass exhaust gas. Accordingly, it is desirable that the exhaust gas sensor is disposed at a position that is not reached by the bypass exhaust gas.

Hier wird das Umgehungsabgas von einem Strom von wirbelndem Abgas (nachstehend mitunter als eine „Turbinenwirbelströmung“ bezeichnet) mitgeführt, das ein Turbinenabgas ist, welches durch den bestimmten Auslassdurchgang strömt, während es an dessen Wandoberfläche entlangwirbelt. Demgemäß hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung unter Berücksichtigung des Einflusses der Turbinenwirbelströmung auf das Umgehungsabgas eine gewissenhafte Untersuchung zu einer Anordnung des Abgassensors unter dem Gesichtspunkt der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs durchgeführt.Here, the bypass exhaust gas is carried by a stream of swirling exhaust gas (hereinafter sometimes referred to as a "turbine swirling flow"), which is a turbine exhaust gas flowing through the specific exhaust passage while swirling along the wall surface thereof. Accordingly, considering the influence of the turbine vortex flow on the bypass exhaust gas, the inventor of the present invention has conscientiously conducted an investigation of an arrangement of the exhaust gas sensor from the viewpoint of the circumferential direction of the specific exhaust passage.

Demzufolge wird die Strömungsrichtung des Umgehungsabgases durch die Wirbelrichtung des wirbelnden Abgases umgelenkt. Dabei ist das Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung derart aufgebaut, dass das Umgehungsabgas zu der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators geleitet wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in dem kalten Zustand befindet, tatsächlich jedoch kann sich das Umgehungsabgas zu diesem Zeitpunkt in gewissem Umfang zerstreuen, bevor es in die stromaufwärtsseitige Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators strömt. Aus diesem Grund kann das Umgehungsabgas selbst dann in die Nähe der Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs gelangen, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in dem kalten Zustand befindet. Dabei wird der Strom des Umgehungsabgases in der Nähe der Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs durch die Turbinenwirbelströmung umgeleitet. Wenn sich dann die Verbrennungskraftmaschine in dem kalten Zustand befindet, erreicht das auf diese Weise durch die Turbinenwirbelströmung umgeleitete Umgehungsabgas den ersten Bereich in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs.As a result, the flow direction of the bypass exhaust gas is deflected by the swirling direction of the swirling exhaust gas. Here, the exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention is configured such that the bypass exhaust gas is directed to the upstream side face of the exhaust purification catalyst when the internal combustion engine is in the cold state, but actually, the bypass exhaust gas may be scattered to some extent at that time, before flowing into the upstream side face of the exhaust purification catalyst. For this reason, even if the internal combustion engine is in the cold state, the bypass exhaust gas may come close to the wall surface of the specific exhaust passage. At this time, the flow of the bypass exhaust gas in the vicinity of the wall surface of the specific exhaust passage is diverted by the turbine vortex flow. Then, when the internal combustion engine is in the cold state, the bypass exhaust gas thus bypassed by the turbine vortex flow reaches the first area in the circumferential direction of the certain exhaust passage.

Wenn dann der Abgassensor an einer Position mit Ausnahme des ersten Bereichs in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs angeordnet ist, wird die Benetzung des Sensors durch das strömende Kondenswasser, das in dem Strom des Umgehungsabgases mitgeführt wird, unterbunden. Damit kann in der Konstruktion, in der die Turbine und der Abgasreinigungskatalysator nahe beieinander angeordnet sind und der Abgassensor in dem Auslassdurchgang zwischen der Turbine und dem Abgasreinigungskatalysator angeordnet ist, verhindert werden, dass der Abgassensor mit Kondenswasser benetzt wird.Then, when the exhaust gas sensor is disposed at a position other than the first range in the circumferential direction of the specific exhaust passage, the wetting of the sensor is inhibited by the flowing condensed water entrained in the flow of the bypass exhaust gas. Thus, in the construction in which the turbine and the exhaust gas purifying catalyst are arranged close to each other and the exhaust gas sensor is disposed in the exhaust passage between the turbine and the exhaust gas purifying catalyst, the exhaust gas sensor can be prevented from being wet with condensed water.

Darüber hinaus kann der erste Bereich als ein Bereich einschließlich einer Region festgesetzt werden, in die eine Region um einen vorbestimmten Winkel in der Wirbelrichtung des wirbelnden Abgases bewegt wird, wenn angenommen wird, dass das Umgehungsabgas zu der Zeit, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in dem kalten Zustand befindet, die Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs erreicht hat, ohne von dem wirbelnden Abgas mitgeführt zu werden.Moreover, the first region may be set as an area including a region in which a region is moved by a predetermined angle in the swirling direction of the swirling exhaust gas, if it is assumed that the bypass exhaust gas at the time when the internal combustion engine is in the cold Condition has reached the wall surface of the specific outlet passage, without being carried by the swirling exhaust gas.

Wie oben erwähnt, wird in der Nähe der Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs das Abgas von der Turbinenwirbelströmung umgeleitet. Konkret erreicht das Umgehungsabgas in dem Fall der Annahme, dass es nicht von der Turbinenwirbelströmung mitgeführt wird, eine vorbestimmte Region in der Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs. Wenn im Gegensatz dazu das Umgehungsabgas von der Turbinenwirbelströmung mitgeführt wird, erreicht das Umgehungsabgas eine Region, in die die vorbestimmte Region um den vorbestimmten Winkel in der Wirbelrichtung des wirbelnden Abgases bewegt wird.As mentioned above, near the wall surface of the particular outlet passage, the exhaust gas is diverted from the turbine vortex flow. Specifically, in the case of assuming that it is not carried by the turbine vortex flow, the bypass exhaust gas reaches a predetermined region in the wall surface of the particular exhaust passage. In contrast, when the bypass exhaust gas is carried by the turbine vortex flow, the bypass exhaust gas reaches a region in which the predetermined region is moved by the predetermined angle in the swirling direction of the swirling exhaust gas.

Überdies verändert sich in Anbetracht der Tatsache, dass sich das Verhältnis der Strömungsrate des Turbinenabgases und der Strömungsrate des Umgehungsabgases entsprechend dem Öffnungsgrad des WGV verändert, der Umfang, in dem das Umgehungsabgas von der Turbinenwirbelströmung mitgeführt wird, in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad des WGV. Dies liegt daran, dass die Stärke der Turbinenwirbelströmung dem Einfluss der Strömungsrate des Turbinenabgases unterliegt, die sich entsprechend dem Öffnungsgrad des WGV verändert. Demgemäß wird der vorbestimmte Winkel als ein Winkel entsprechend dem vorbestimmten Öffnungsgrad definiert, welcher der Öffnungsgrad (der Kaltzeitöffnungsgrad) des WGV zu der Zeit ist, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in dem kalten Zustand befindet.Moreover, in consideration of the fact that the ratio of the flow rate of the turbine exhaust gas and the flow rate of the bypass exhaust gas changes in accordance with the degree of opening of the WGV, the extent to which the bypass exhaust gas is carried by the turbine vortex flow varies in accordance with the degree of opening of the WGV. This is because the strength of the turbine vortex flow is subject to the influence of the turbine exhaust gas flow rate changes according to the opening degree of the WGV. Accordingly, the predetermined angle is defined as an angle corresponding to the predetermined opening degree, which is the opening degree (the cold-time opening degree) of the WGV at the time when the internal combustion engine is in the cold state.

Ferner kann der Abgassensor in dem Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung zudem in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs an einer Position innerhalb eines Bereichs, in dem er vertikal nach unten positioniert ist, und mit Ausnahme eines Bereichs, in dem Stagnationswasser verbleibt, welches in dem bestimmten Auslassdurchgang verbleibendes Kondenswasser ist, angeordnet sein.Further, in the exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust gas sensor may further be located in the circumferential direction of the specific exhaust passage at a position within a range in which it is positioned vertically downward except for a region where stagnant water remains in the condensate remaining in the particular outlet passage may be arranged.

Hier strömt das Kondenswasser, das an der Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs angelagert ist (darunter auch Kondenswasser, das auf der Wandoberfläche erzeugt wird), in Richtung der Schwerkraft. Darüber hinaus fällt beispielsweise ein Teil des aus dem Austrittsabschnitt der Turbine in den bestimmten Auslassdurchgang strömenden Kondenswassers in dem bestimmten Auslassdurchgang in der Richtung der Schwerkraft nach unten. Infolgedessen kann das Kondenswasser in der vorbestimmten Region in dem bestimmten Auslassdurchgang (d.h. einer Region, die sich in der vertikalen Richtung unten in dem bestimmten Auslassdurchgang befindet) verbleiben. Falls dann der Abgassensor in dieser Region angeordnet ist, steht zu befürchten, dass der Abgassensor mit Wasser benetzt wird.Here, the condensed water attached to the wall surface of the specific outlet passage (including condensed water generated on the wall surface) flows in the direction of gravity. In addition, for example, part of the condensed water flowing out of the discharge section of the turbine into the specific discharge passage falls down in the specific discharge passage in the direction of gravity. As a result, the condensed water may remain in the predetermined region in the specific outlet passage (i.e., a region located in the vertical direction at the bottom in the specific outlet passage). If the exhaust gas sensor is then arranged in this region, it is to be feared that the exhaust gas sensor will be wetted with water.

Demgemäß ist es durch Anordnen des Abgassensors an einer Position mit Ausnahme des Bereichs, in dem das Stagnationswasser verbleibt, in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs möglich, die Benetzung des Abgassensors mit dem Stagnationswasser zu unterbinden.Accordingly, by disposing the exhaust gas sensor at a position other than the region where the stagnant water remains in the circumferential direction of the specific exhaust passage, it is possible to suppress the wetting of the exhaust gas sensor with the stagnant water.

Darüber hinaus kann in dem Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung der Abgassensor ferner in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs an einer Position mit Ausnahme eines Bereichs angeordnet sein, der von dem Stagnationswasser erreicht wird, das von dem wirbelnden Abgas in dessen Wirbelrichtung aufgewirbelt wird.Moreover, in the exhaust system for an internal combustion engine according to the present invention, the exhaust gas sensor may be further disposed in the circumferential direction of the specific exhaust passage at a position except for a region reached by the stagnant water swirled up by the swirling exhaust gas in the swirling direction thereof.

Wie oben beschrieben, ist das wirbelnde Abgas das Turbinenabgas, das durch den bestimmten Auslassdurchgang strömt, während es an dessen Wandoberfläche entlangwirbelt. Aus diesem Grund unterliegt nicht nur das Umgehungsabgas, sondern auch das Stagnationswasser dem Einfluss des Stroms dieses wirbelnden Abgases (der Turbinenwirbelströmung). Dabei wird das Stagnationswasser in der Wirbelrichtung des wirbelnden Abgases aufgewirbelt. Demgemäß erreicht das von dem wirbelnden Abgas aufgewirbelte Stagnationswasser einen gewissen Bereich in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs. Nachstehend wird dieser Bereich als ein „zweiter Bereich“ bezeichnet. Falls dann der Abgassensor in dem zweiten Bereich in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs angeordnet ist, steht zu befürchten, dass der Abgassensor mit Wasser benetzt wird.As described above, the swirling exhaust gas is the turbine exhaust gas flowing through the specific exhaust passage while swirling along the wall surface thereof. For this reason, not only the bypass exhaust gas but also the stagnant water is subject to the influence of the flow of this swirling exhaust gas (the turbine vortex flow). The stagnation water is whirled up in the swirling direction of the swirling exhaust gas. Accordingly, the stagnant water whirled up by the swirling exhaust gas reaches a certain range in the circumferential direction of the certain exhaust passage. Hereinafter, this area will be referred to as a "second area". Then, if the exhaust gas sensor is arranged in the second area in the circumferential direction of the specific exhaust passage, it is feared that the exhaust gas sensor will be wetted with water.

Demgemäß ist es durch Anordnen des Abgassensors an einer Position mit Ausnahme des zweiten Bereichs in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs möglich, die Benetzung des Abgassensors mit dem Kondenswasser zu unterbinden.Accordingly, by disposing the exhaust gas sensor at a position other than the second range in the circumferential direction of the specific exhaust passage, it is possible to suppress the wetting of the exhaust gas sensor with the condensed water.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, in einer Konstruktion, in der eine Turbine und ein Abgasreinigungskatalysator nahe beieinander angeordnet sind und der Abgassensor in einem Auslassdurchgang zwischen der Turbine und dem Abgasreinigungskatalysator angeordnet ist, zu verhindern, dass ein Abgassensor mit Kondenswasser benetzt wird.According to the present invention, in a construction in which a turbine and an exhaust gas purifying catalyst are arranged close to each other and the exhaust gas sensor is disposed in an exhaust passage between the turbine and the exhaust gas purifying catalyst, it is possible to prevent an exhaust gas sensor from being wet with condensed water.

Figurenlistelist of figures

1 ist ein Diagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Verbrennungskraftmaschine und ihres Abgassystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 FIG. 14 is a diagram showing the general configuration of an internal combustion engine and its exhaust system according to an embodiment of the present invention.
2A ist ein Diagramm, das einen Längsschnitt durch ein Turbinengehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2A is a diagram showing a longitudinal section through a turbine housing according to a first embodiment of the present invention.
2B ist ein Diagramm, das einen Querschnitt durch das Turbinengehäuse gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 B FIG. 15 is a diagram showing a cross section of the turbine housing according to the first embodiment of the present invention. FIG.
3 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht im Bereich eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors in 1. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view in the area of an air-fuel ratio sensor in 1 ,
4 ist eine Längsschnittansicht im Bereich eines Kopfendes des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors. 4 is a longitudinal sectional view in the region of a head end of the air-fuel ratio sensor.
5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Anordnungsaufbaus des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 FIG. 14 is a diagram for explaining a configuration of arrangement of the air-fuel ratio sensor according to the first embodiment of the present invention. FIG.
6 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Anordnungsaufbaus eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 6 FIG. 14 is a diagram for explaining a configuration of an arrangement of an air-fuel ratio sensor according to a second embodiment of the present invention. FIG.
7A ist ein Diagramm, das einen Längsschnitt durch ein Turbinengehäuse gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 7A FIG. 15 is a diagram showing a longitudinal section through a turbine housing according to a modification of the second embodiment of the present invention. FIG.
7B ist ein Diagramm, das einen Querschnitt durch das Turbinengehäuse gemäß der Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 7B FIG. 15 is a diagram showing a cross section of the turbine housing according to the modification of the second embodiment of the present invention. FIG.
8 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Anordnungsaufbaus eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors gemäß der Modifikation der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 8th FIG. 15 is a diagram for explaining a configuration of an arrangement of an air-fuel ratio sensor according to the modification of the second embodiment of the present invention. FIG.
9 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Anordnungsaufbaus eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9 FIG. 14 is a diagram for explaining a configuration of an arrangement of an air-fuel ratio sensor according to a third embodiment of the present invention. FIG.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Im Folgenden werden Modi zum Ausführen der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichenden Zwecken unter Bezugnahme auf die Zeichnungen konkret als Ausführungsformen beschrieben. Es sollte verstanden werden, dass sofern nichts anderes angegeben ist, die Abmessungen, Materialien, Formen, relativen Anordnungen und sonstigen Merkmale der Komponenten, die in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben werden, nicht dazu gedacht sind, den technischen Umfang der vorliegenden Erfindung ausschließlich auf diese zu beschränken.Hereinafter, modes for carrying out the present invention for illustrative purposes will be concretely described as embodiments with reference to the drawings. It should be understood that unless otherwise indicated, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements and other features of the components described in connection with the embodiments are not intended to limit the technical scope of the present invention to them alone to restrict.

(Allgemeine Konfiguration einer Verbrennungskraftmaschine und ihres Abgassystems)(General configuration of an internal combustion engine and its exhaust system)

1 ist ein Diagramm, das die allgemeine Konfiguration einer Verbrennungskraftmaschine und ihres Abgassystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die in 1 gezeigte Verbrennungskraftmaschine 1 ist eine Verbrennungskraftmaschine vom Funkenzündungstyp (Benzinmotor), die mit einer vier Zylinder 2 beinhaltenden Zylindergruppe versehen ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Verbrennungskraftmaschine vom Kompressionszündungstyp (Dieselmotor) anwendbar. An der Verbrennungskraftmaschine 1 sind Kraftstoffeinspritzventile 3 zum Einspritzen von Kraftstoff jeweils in einzelne Einlassöffnungen der Zylinder 2 montiert. Hier sei darauf hingewiesen, dass die Kraftstoffeinspritzventile 3 derart aufgebaut sein können, dass sie Kraftstoff unmittelbar in die einzelnen Zylinder 2 einspritzen. Darüber hinaus sind an den einzelnen Zylindern 2 Zündkerzen (nicht dargestellt) jeweils zum Zünden von Luft-Kraftstoff-Gemischen in den Zylindern montiert. 1 FIG. 15 is a diagram showing the general configuration of an internal combustion engine and its exhaust system according to a first embodiment of the present invention. In the 1 shown internal combustion engine 1 is a spark ignition type internal combustion engine (gasoline engine) with a four cylinder 2 containing cylinder group is provided. However, the present invention is also applicable to a compression ignition type internal combustion engine (diesel engine). At the internal combustion engine 1 are fuel injectors 3 for injecting fuel into individual intake ports of the cylinders, respectively 2 assembled. It should be noted that the fuel injection valves 3 can be constructed so that they directly into the individual cylinders fuel 2 inject. In addition, at the individual cylinders 2 Spark plugs (not shown) each mounted for igniting air-fuel mixtures in the cylinders.

Ein Einlasskrümmer 40 und ein Auslasskrümmer 50 sind mit der Verbrennungskraftmaschine 1 verbunden. Ein Einlassdurchgang 4 ist mit dem Einlasskrümmer 40 verbunden. In der Mitte dieses Einlassdurchgangs 4 ist ein Kompressorgehäuse 61 eines Turboladers 6 angeordnet, der mit Hilfe der Energie von Abgas als einer Antriebsquelle betrieben wird. Ein Kompressor 61a ist drehbar in dem Kompressorgehäuse 61 aufgenommen. Weiterhin ist ein Drosselventil 41 in dem Einlassdurchgang 4 auf der Stromabwärtsseite des Kompressorgehäuses 61 angeordnet. Das Drosselventil 41 dient zum Einstellen der Menge an Einlassluft in der Verbrennungskraftmaschine 1 durch Verändern der Einlassluftkanal-Querschnittsfläche des Einlassdurchgangs 4. Weiterhin ist in dem Einlassdurchgang 4 auf der Stromabwärtsseite des Drosselventils 41 ein Ladeluftkühler 42 zum Durchführen eines Wärmeaustauschs zwischen Einlassluft und Außenluft angeordnet. Auch ist ein Luftmassenmesser 43 in dem Einlassdurchgang 4 auf der Stromaufwärtsseite des Kompressorgehäuses 61 angeordnet. Der Luftmassenmesser 43 gibt ein elektrisches Signal entsprechend einer Menge (Masse) von in dem Einlassdurchgang 4 strömender Einlassluft (Luft) aus.An intake manifold 40 and an exhaust manifold 50 are with the internal combustion engine 1 connected. An inlet passage 4 is with the intake manifold 40 connected. In the middle of this intake passage 4 is a compressor housing 61 a turbocharger 6 arranged, which is operated by means of the energy of exhaust gas as a drive source. A compressor 61a is rotatable in the compressor housing 61 added. Furthermore, a throttle valve 41 in the inlet passage 4 on the downstream side of the compressor housing 61 arranged. The throttle valve 41 serves to adjust the amount of intake air in the internal combustion engine 1 by changing the intake air passage cross-sectional area of the intake passage 4 , Furthermore, in the inlet passage 4 on the downstream side of the throttle valve 41 an intercooler 42 arranged to perform heat exchange between intake air and outside air. Also is an air mass meter 43 in the inlet passage 4 on the upstream side of the compressor housing 61 arranged. The air mass meter 43 gives an electric signal corresponding to an amount (mass) of in the intake passage 4 flowing intake air (air).

Hingegen ist ein Auslassdurchgang 5 mit dem Auslasskrümmer 50 verbunden. Weiterhin sind in der Mitte des Auslassdurchgangs 5 ein Turbinengehäuse 60 des Turboladers 6, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10, ein Katalysatorgehäuse 7 und ein Temperatursensor 51 in einer Reihenfolge gemäß dem Strom des Abgases angeordnet. Eine Turbine 60a ist drehbar in dem Turbinengehäuse 60 aufgenommen. Darüber hinaus ist ein Abgasreinigungskatalysator 70 in dem Katalysatorgehäuse 7 aufgenommen. Der Abgasreinigungskatalysator 70 ist beispielsweise ein Drei-Wege-Katalysator. Überdies gibt der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 ein elektrisches Signal entsprechend dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des in den Abgasreinigungskatalysator 70 strömenden Abgases aus. Die Details dieses Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 werden später beschrieben. Auch gibt der Temperatursensor 51 ein elektrisches Signal entsprechend der Temperatur des Abgases aus. Dabei sei darauf hingewiesen, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in dieser Ausführungsform einem Abgassensor der vorliegenden Erfindung entspricht. Jedoch ist der Abgassensor in der vorliegenden Erfindung nicht auf den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor beschränkt, wie später beschrieben wird.On the other hand is an outlet passage 5 with the exhaust manifold 50 connected. Furthermore, in the middle of the outlet passage 5 a turbine housing 60 of the turbocharger 6 , an air-fuel ratio sensor 10 , a catalyst housing 7 and a temperature sensor 51 arranged in an order according to the flow of the exhaust gas. A turbine 60a is rotatable in the turbine housing 60 added. In addition, an exhaust gas purifying catalyst 70 in the catalyst housing 7 added. The exhaust gas purifying catalyst 70 is, for example, a three-way catalyst. Moreover, the air-fuel ratio sensor gives 10 an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas purifying catalyst 70 flowing exhaust gas. The details of this air-fuel ratio sensor 10 will be described later. Also gives the temperature sensor 51 an electrical signal corresponding to the temperature of the exhaust gas. It should be noted that the air-fuel ratio sensor 10 in this embodiment corresponds to an exhaust gas sensor of the present invention. However, the exhaust gas sensor in the present invention is not limited to the air-fuel ratio sensor, as will be described later.

Hier ist das Turbinengehäuse 60 mit einem Turbineneinlassabschnitt 600 zum Zuleiten von Abgas aus dem Auslassdurchgang 5 zu der Turbine 60a versehen sowie mit einem Turbinenaustrittsabschnitt 601 zum Zuleiten des Abgases, das durch die Turbine 60a hindurchgetreten ist, zu einem bestimmten Auslassdurchgang 5a, der ein Abschnitt des Auslassdurchgangs 5 zwischen der Turbine 60a und dem Abgasreinigungskatalysator 70 ist, wie in 2A gezeigt. Darüber hinaus ist in dem Turbinengehäuse 60 ein Umgehungsdurchgang 602 zum Zuleiten des Abgases aus dem Auslassdurchgang 5 zu dem bestimmten Auslassdurchgang 5a durch Umgehen der Turbine 60a gebildet. Weiterhin ist der Umgehungsdurchgang 602 derart aufgebaut, dass eine Verlängerungslinie (eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie L1 in 2A) der Achse des Umgehungsdurchgangs 602 eine stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a des Abgasreinigungskatalysators 70 (nachstehend mitunter vereinfacht als eine „stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a“ bezeichnet) schneidet. Auch ist er derart aufgebaut, dass eine Verlängerungslinie der Rotationsachse der Turbine 60a die stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a schneidet, ohne die Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs 5a zu schneiden.Here is the turbine housing 60 with a turbine inlet section 600 for supplying exhaust gas from the exhaust passage 5 to the turbine 60a provided as well as with a turbine outlet section 601 for supplying the exhaust gas passing through the turbine 60a has passed through, to a particular outlet passage 5a , which is a section of the outlet passage 5 between the turbine 60a and the purifying catalyst 70 is how in 2A shown. In addition, in the turbine housing 60 a bypass passage 602 for supplying the exhaust gas from the exhaust passage 5 to the particular outlet passage 5a by bypassing the turbine 60a educated. Furthermore, the bypass passage 602 constructed such that an extension line (an alternate long and short dashed line L1 in 2A) the axis of the bypass passage 602 an upstream side face 70a the exhaust gas purification catalyst 70 (hereinafter sometimes simplified as an "upstream side face" 70a "Denotes) cuts. Also, it is constructed such that an extension line of the rotation axis of the turbine 60a the upstream side face 70a cuts without the wall surface of the particular outlet passage 5a to cut.

Darüber hinaus ist das Turbinengehäuse 60 mit einem Wastegate-Ventil 603 versehen (nachstehend mitunter als ein „WGV 603“ bezeichnet), das auf der Austrittsseite des Umgehungsdurchgangs 602 angeordnet ist und eine Abgaskanal-Querschnittsfläche in dem Umgehungsdurchgang 602 verändern kann. Dieses WGV 603 wird durch die ECU 20 gesteuert, die später beschrieben wird. Dabei zeigt 2A einen Zustand, in dem sich das WGV 603 in einem vollständig geschlossenen Zustand befindet (WGV 603a), und einen Zustand, in dem sich das WGV 603 in einem vollständig geöffneten Zustand befindet (WGV 603b). Weiterhin wird die Strömungsrichtung des Abgases (nachstehend mitunter als ein „Umgehungsabgas“ bezeichnet), das aus dem Umgehungsdurchgang 602 in den bestimmten Auslassdurchgang 5a strömt, wenn sich das WGV 603 in dem vollständig geöffneten Zustand befindet, zu einer Richtung entlang der Achse des Umgehungsdurchgangs 602, wie durch einen Umrisspfeil in 2A gezeigt. Mit anderen Worten lenkt der Umgehungsdurchgang 602 in dem Zustand, in dem sich das WGV 603 in dem vollständig geöffneten Zustand befindet, die Strömungsrichtung des Umgehungsabgases auf die stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a.In addition, the turbine housing 60 with a wastegate valve 603 (hereinafter sometimes referred to as a "WGV 603") located on the exit side of the bypass passage 602 is arranged and an exhaust passage cross-sectional area in the bypass passage 602 can change. This WGV 603 is through the ECU 20 controlled, which will be described later. It shows 2A a state in which the WGV 603 is in a completely closed state (WGV 603a) , and a state in which the WGV 603 is in a fully open state (WGV 603b) , Further, the flow direction of the exhaust gas (hereinafter sometimes referred to as a "bypass exhaust gas"), which is from the bypass passage 602 in the particular outlet passage 5a flows when the WGV 603 in the fully opened state, to a direction along the axis of the bypass passage 602 as indicated by an outline arrow in 2A shown. In other words, the bypass passage steers 602 in the state in which the WGV 603 is in the fully opened state, the flow direction of the bypass exhaust gas on the upstream side end face 70a ,

Hier sei daraufhingewiesen, dass sich in dieser Ausführungsform, wie in 2B gezeigt, der an seinem einen Ende mit dem Auslasskrümmer 50 verbundene Auslassdurchgang 5 nach oben erstreckt, und dass das andere Ende des Auslassdurchgangs 5, das der mit dem Auslasskrümmer 50 verbundenen Seite gegenüberliegt, mit dem Turbinengehäuse 60 verbunden ist. In dem mit einem solchen Auslassdurchgang 5 verbundenen Turbinengehäuse 60 ist die Turbine 60a über dem Umgehungsdurchgang 602 angeordnet.It should be noted that in this embodiment, as in 2 B shown at its one end with the exhaust manifold 50 connected outlet passage 5 extends upwards, and that the other end of the outlet passage 5 That's the one with the exhaust manifold 50 opposite side, with the turbine housing 60 connected is. In that with such an outlet passage 5 connected turbine housing 60 is the turbine 60a over the bypass passage 602 arranged.

Überdies sind in dem Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dieser Ausführungsform der Turbinenaustrittsabschnitt 601 und die stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a in einem vorbestimmten Nähezustand angeordnet. Dabei ist der vorbestimmte Nähezustand ein Zustand, in dem die Turbine 60a und der Abgasreinigungskatalysator 70 derart angeordnet sind, dass ein Wert, der durch Dividieren des Wertes eines Abstands von dem Turbinenaustrittsabschnitt 601 zu der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche 70a durch den Wert eines Durchmessers des Abgasreinigungskatalysators 70 erhalten wird, zum Beispiel in einen Bereich von 0,8 bis 1,3 fällt. In dieser Ausführungsform beträgt der Wert des Abstands von dem Turbinenaustrittsabschnitt 601 zu der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche 70a beispielsweise 100 mm, und der Wert des Durchmessers des Abgasreinigungskatalysators 70 beträgt 120 mm. Wenn dann die Turbine 60a und der Abgasreinigungskatalysator 70 derart angeordnet sind, wird eine Wärmeabfuhr von dem Abgas auf die Durchgangswand in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a unterbunden. Darüber hinaus wird, wie oben erwähnt, das Umgehungsabgas in dem Zustand, in dem das WGV 603 vollständig geöffnet ist, auf die stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a geleitet. Aus diesem Grund kann dabei die Wärme des Umgehungsabgases auf effiziente Weise auf den Abgasreinigungskatalysator 70 übertragen werden.Moreover, in the exhaust system for an internal combustion engine according to this embodiment, the turbine exhaust portion 601 and the upstream side face 70a arranged in a predetermined proximity state. In this case, the predetermined proximity state is a state in which the turbine 60a and the exhaust gas purifying catalyst 70 are arranged such that a value obtained by dividing the value of a distance from the turbine outlet section 601 to the upstream side face 70a by the value of a diameter of the exhaust gas purifying catalyst 70 is, for example, in a range of 0.8 to 1.3 falls. In this embodiment, the value of the distance from the turbine exit section is 601 to the upstream side face 70a for example 100 mm, and the value of the diameter of the exhaust gas purifying catalyst 70 is 120 mm. If then the turbine 60a and the exhaust gas purifying catalyst 70 are arranged, a heat removal from the exhaust gas to the passage wall in the specific outlet passage 5a prevented. In addition, as mentioned above, the bypass exhaust gas in the state in which the WGV 603 is fully open, on the upstream side face 70a directed. For this reason, the heat of the bypass exhaust gas can thereby be efficiently applied to the exhaust gas purifying catalyst 70 be transmitted.

Hier ist, um auf 1 zurückzukommen, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 in Kombination mit der Verbrennungskraftmaschine 1 vorgesehen. Diese ECU 20 ist eine Einheit, die einen Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 1, etc. steuert. Verschiedenste Arten von Sensoren, wie etwa ein Kurbelwellenpositionssensor 8, ein Gaspedalöffnungssensor 9, etc. sind zusätzlich zu dem oben erwähnten Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10, Luftmassenmesser 43 und Temperatursensor 51 elektrisch mit der ECU 20 verbunden. Der Kurbelwellenpositionssensor 8 ist ein Sensor, der ein elektrisches Signal ausgibt, das mit der Drehstellung einer Maschinenabtriebswelle (Kurbelwelle) der Verbrennungskraftmaschine 1 korreliert. Der Gaspedalöffnungssensor 9 ist ein Sensor, der ein elektrisches Signal ausgibt, das mit einem Betätigungsbetrag (Gaspedalöffnung) eines Gaspedals korreliert. Dann werden die Ausgangssignale dieser Sensoren in die ECU 20 eingegeben. Die ECU 20 gewinnt basierend auf dem Ausgangssignal des Kurbelwellenpositionssensors 8 eine Maschinendrehzahl der Verbrennungskraftmaschine 1 und gewinnt ferner basierend auf dem Ausgangssignal des Gaspedalöffnungssensors 9 eine Maschinenlast der Verbrennungskraftmaschine 1. Darüber hinaus schätzt die ECU 20 eine Strömungsrate des aus der Verbrennungskraftmaschine 1 abgeführten Abgases basierend auf dem Ausgangswert des Luftmassenmessers 43 und schätzt ferner die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 70 basierend auf dem Ausgangswert des Temperatursensors 51.Here is to get up 1 come back, an electronic control unit (ECU) 20 in combination with the internal combustion engine 1 intended. This ECU 20 is a unit that is an operating state of the internal combustion engine 1 , etc. controls. Various types of sensors, such as a crankshaft position sensor 8th , an accelerator opening sensor 9 , etc. are in addition to the above-mentioned air-fuel ratio sensor 10 , Air mass meter 43 and temperature sensor 51 electrically with the ECU 20 connected. The crankshaft position sensor 8th is a sensor that outputs an electrical signal with the rotational position of an engine output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine 1 correlated. The accelerator opening sensor 9 is a sensor that outputs an electric signal that correlates with an amount of operation (accelerator opening) of an accelerator pedal. Then the output signals of these sensors are in the ECU 20 entered. The ECU 20 wins based on the output of the crankshaft position sensor 8th an engine speed of the internal combustion engine 1 and further gains based on the output of the accelerator opening sensor 9 a machine load of the internal combustion engine 1 , In addition, the ECU estimates 20 a flow rate of the internal combustion engine 1 discharged exhaust gas based on the output value of the air mass meter 43 and further estimates the temperature of the exhaust gas purifying catalyst 70 based on the output value of the temperature sensor 51 ,

Ferner sind verschiedenste Arten von Vorrichtungen, wie etwa die einzelnen Kraftstoffeinspritzventile 3, das Drosselventil 41, das WGV 603, etc. mit der ECU 20 elektrisch verbunden. Somit werden diese verschiedensten Arten von Vorrichtungen von der ECU 20 gesteuert. Beispielsweise kann die ECU 20 die Strömungsrate des Abgases einstellen, das durch den Umgehungsdurchgang 602 strömt, indem sie den Öffnungsgrad des WGV 603 (nachstehend mitunter als „WGV-Öffnungsgrad“ bezeichnet) steuert. Further, there are various types of devices, such as the individual fuel injection valves 3 , the throttle valve 41 , the WGV 603 , etc. with the ECU 20 electrically connected. Thus, these various types of devices are from the ECU 20 controlled. For example, the ECU 20 adjust the flow rate of the exhaust gas through the bypass passage 602 flows through the opening degree of the WGV 603 (hereinafter sometimes referred to as "WGV opening degree").

Weiterhin steuert die ECU 20 das WGV 603 in den vollständig geöffneten Zustand, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 1 in einem kalten Zustand befindet. Damit wird das Umgehungsabgas zu der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche 70a gelenkt, so dass die Wärme des Umgehungsabgases auf effektive Weise auf den Abgasreinigungskatalysator 70 übertragen wird. Auf diese Weise kann die ECU 20 die Temperatur des Abgasreinigungskatalysators 70 so schnell wie möglich anheben, indem sie das WGV 603 in den vollständig geöffneten Zustand steuert, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 1 in dem kalten Zustand befindet.Furthermore, the ECU controls 20 the WGV 603 in the fully open state when the internal combustion engine 1 is in a cold state. Thus, the bypass exhaust gas becomes the upstream side end surface 70a steered, so that the heat of the bypass exhaust gas effectively on the exhaust gas purification catalyst 70 is transmitted. In this way, the ECU 20 the temperature of the exhaust gas purification catalyst 70 Raise it as fast as possible by getting the WGV 603 in the fully open state controls when the internal combustion engine 1 is in the cold state.

(Aufbau des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors)(Construction of the air-fuel ratio sensor)

Als Nächstes wird der Aufbau des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 anhand von 3 und 4 kurz erläutert. 3 ist eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht im Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 in 1. Ferner ist 4 eine Längsschnittansicht im Bereich eines Kopfendes des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10.Next will be the construction of the air-fuel ratio sensor 10 based on 3 and 4 briefly explained. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view in the area of the air-fuel ratio sensor 10 in 1 , Further is 4 a longitudinal sectional view in the region of a head end of the air-fuel ratio sensor 10th

In 3 besteht der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 aus einem später zu beschreibenden Sensorkörper 100 und einer Schutzabdeckung 10a, welche ein wärmebeständiges Gehäuseelement ist, das den Sensorkörper 100 bedeckt, wobei ein Teil davon dem bestimmten Auslassdurchgang 5a ausgesetzt ist. Der Sensorkörper 100 ist mit der Schutzabdeckung 10a bedeckt, so dass seine mechanische Stabilität sichergestellt wird.In 3 consists of the air-fuel ratio sensor 10 from a sensor body to be described later 100 and a protective cover 10a , which is a heat-resistant housing member, which is the sensor body 100 covered, part of which is the particular outlet passage 5a is exposed. The sensor body 100 is with the protective cover 10a covered, so that its mechanical stability is ensured.

Weiterhin, wie in 4 gezeigt, besteht die Schutzabdeckung 10a aus einer inneren Abdeckung 10b und einer äußeren Abdeckung 10c. Weiterhin sind in der Oberfläche jeweils der inneren und äußeren Abdeckung 10b, 10c eine Mehrzahl von Entlüftungslöchern gebildet, so dass das Innere und Äußere der Schutzabdeckung 10a miteinander in Verbindung gebracht werden. Das heißt, der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 ist so aufgebaut, dass das Abgas, das in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a zirkuliert oder strömt, durch die Entlüftungslöcher 10d in der Schutzabdeckung 10a hindurchtritt und den Sensorkörper 100 erreicht. Hier sei daraufhingewiesen, dass in 4 die Schutzabdeckung 10a zwar einen zweiteiligen Aufbau hat, sie jedoch einen einteiligen Aufbau haben kann.Continue, as in 4 Shown is the protective cover 10a from an inner cover 10b and an outer cover 10c , Furthermore, in the surface of each of the inner and outer cover 10b . 10c a plurality of vent holes are formed so that the interior and exterior of the protective cover 10a be associated with each other. That is, the air-fuel ratio sensor 10 is constructed so that the exhaust gas in the particular outlet passage 5a circulates or flows through the vent holes 10d in the protective cover 10a passes through and the sensor body 100 reached. It should be noted that in 4 the protective cover 10a Although it has a two-part construction, but it can have a one-piece construction.

Als Nächstes wird die allgemeine Konfiguration des Sensorkörpers 100 erläutert. Der Sensorkörper 100 ist mit einem Sensorelement 11 versehen, das aus einem sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten besteht. Das Sensorelement 11 besteht beispielsweise aus Zirkonoxid (Zirkoniumdioxid). Weiterhin ist das Sensorelement 11 auf seiner einen Seitenoberfläche mit einer abgasseitigen Elektrode 12 gebildet, die dem Abgas ausgesetzt ist, und auf seiner anderen Seitenoberfläche mit einer atmosphärenseitigen Elektrode 13, die der Atmosphäre ausgesetzt ist. Diese abgasseitige Elektrode 12 und atmosphärenseitige Elektrode 13 bestehen jeweils aus einem metallischen Material hoher katalytischer Aktivität, wie etwa Platin. Somit sind die abgasseitige Elektrode 12 und die atmosphärenseitige Elektrode 13 auf diese Weise gebildet, womit das Sensorelement 11 von einem Paar von Elektroden sandwichartig eingefasst wird.Next is the general configuration of the sensor body 100 explained. The sensor body 100 is with a sensor element 11 provided, which consists of an oxygen ion-conducting solid electrolyte. The sensor element 11 For example, it is zirconia (zirconia). Furthermore, the sensor element 11 on its one side surface with an exhaust gas side electrode 12 formed on the exhaust gas, and on its other side surface with an atmosphere-side electrode 13 that is exposed to the atmosphere. This exhaust gas electrode 12 and the atmosphere side electrode 13 each consist of a metallic material of high catalytic activity, such as platinum. Thus, the exhaust side electrode 12 and the atmosphere-side electrode 13 formed in this way, bringing the sensor element 11 sandwiched by a pair of electrodes.

Weiterhin ist eine diffusionsratensteuernde Schicht 14 auf eine Seitenoberfläche der abgasseitigen Elektrode 12 gegenüberliegend zu deren Seitenoberfläche, welche dem Sensorelement 11 nahe ist, auflaminiert. Die diffusionsratensteuernde Schicht 14 ist ein Element, das aus einem porösen Material wie etwa Keramik, etc. besteht und eine Funktion zum Steuern der Diffusionsrate bzw. -geschwindigkeit des Abgases besitzt. Auch ist eine Schutzschicht 16 auf eine Seitenoberfläche der diffusionsratensteuernden Schicht 14 gegenüberliegend zu deren Seitenoberfläche, welche dem Sensorelement 11 nahe ist, auflaminiert. Weiterhin ist eine Gaskammer 15 zwischen dem Sensorelement 11 und der diffusionsratensteuernden Schicht 14 gebildet. Hier sei daraufhingewiesen, dass die Gaskammer 15 nicht notwendigerweise gebildet sein muss, der Aufbau jedoch stattdessen derart sein kann, dass die diffusionsratensteuernde Schicht 14 in unmittelbarer Berührung mit der Oberfläche der abgasseitigen Elektrode 12 steht.Furthermore, a diffusion rate controlling layer 14 on a side surface of the exhaust-side electrode 12 opposite to its side surface, which is the sensor element 11 is near, laminated. The diffusion rate controlling layer 14 is an element made of a porous material such as ceramics, etc. and has a function of controlling the diffusion rate of the exhaust gas. Also is a protective layer 16 on a side surface of the diffusion rate controlling layer 14 opposite to its side surface, which is the sensor element 11 is near, laminated. Furthermore, a gas chamber 15 between the sensor element 11 and the diffusion rate controlling layer 14 educated. It should be noted here that the gas chamber 15 may not necessarily be formed, but the structure may instead be such that the diffusion rate controlling layer 14 in direct contact with the surface of the exhaust gas side electrode 12 stands.

Darüber hinaus ist eine Heizschicht 17 auf die andere Seitenoberfläche des Sensorelements 11 auflaminiert. Eine Heizeinrichtung 18 ist in die Heizschicht 17 eingebettet, und die Heizeinrichtung 18 kann mit elektrischer Leistung aus einem nicht dargestellten externen elektrischen Stromkreis versorgt werden, so dass sie den Sensorkörper 100 aufheizen kann. Hier sei darauf hingewiesen, dass dieser elektrische Stromkreis mit der ECU 20 elektrisch verbunden ist, so dass die elektrische Leistung, die der Heizeinrichtung 18 zugeführt wird, von der ECU 20 gesteuert wird. Weiterhin ist eine Atmosphärenkammer 19 zwischen dem Sensorelement 11 und der Heizschicht 17 gebildet. Die Atmosphärenkammer 19 steht durch nicht dargestellte Atmosphärenlöcher mit der Atmosphäre in Verbindung, so dass selbst in einem Zustand, in dem der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a angeordnet ist, die atmosphärenseitige Elektrode 13 in einem Zustand gehalten wird, in dem sie der Atmosphäre ausgesetzt ist.In addition, a heating layer 17 on the other side surface of the sensor element 11 laminated. A heating device 18 is in the heating layer 17 embedded, and the heater 18 can be supplied with electrical power from an external electrical circuit, not shown, so that they the sensor body 100 can heat up. It should be noted that this electrical circuit with the ECU 20 is electrically connected, so that the electric power to the heater 18 supplied by the ECU 20 is controlled. Furthermore, there is an atmosphere chamber 19 between the sensor element 11 and the heating layer 17 educated. The atmosphere chamber 19 communicates with the atmosphere through unillustrated atmospheric holes, so that even in a condition in which the air-fuel ratio sensor 10 in the particular outlet passage 5a is disposed, the atmosphere-side electrode 13 is kept in a state in which it is exposed to the atmosphere.

Bei einem solchen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 tritt das aus den Entlüftungslöchern 10d in das Innere der Schutzabdeckung 10a eingeleitete Abgas durch die diffusionsratensteuernde Schicht 14 und erreicht die abgasseitige Elektrode 12. Wenn dann zwischen der abgasseitigen Elektrode 12 und der atmosphärenseitigen Elektrode 13 eine Anlegespannung angelegt wird, wird Sauerstoff in dem Abgas oder Sauerstoff in der Atmosphäre zu Sauerstoffionen, die sich durch das Sensorelement 11 ausbreiten. Dann wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases basierend auf einem Sättigungsstromwert (Grenzstromwert) zu diesem Zeitpunkt erfasst. Hier breiten sich Sauerstoffionen in dem Sensorelement 11 erst aus, wenn die Temperatur des Sensorelements 11 größer oder gleich dessen Aktivierungstemperatur wird. Wenn demgemäß die Temperatur des Sensorelements 11 niedriger ist als die Aktivierungstemperatur, wird der Sensorkörper 100 mittels der Heizeinrichtung 18 auf eine gewünschte Temperatur (z.B. 700 Grad C) aufgeheizt.In such an air-fuel ratio sensor 10 this comes from the vent holes 10d inside the protective cover 10a introduced exhaust gas through the diffusion rate control layer 14 and reaches the exhaust gas side electrode 12 , If then between the exhaust side electrode 12 and the atmosphere-side electrode 13 Applying an applied voltage, oxygen in the exhaust gas or oxygen in the atmosphere becomes oxygen ions passing through the sensor element 11 spread. Then, the air-fuel ratio of the exhaust gas is detected based on a saturation current value (limit current value) at that time. Here oxygen ions are spreading in the sensor element 11 only when the temperature of the sensor element 11 greater than or equal to its activation temperature. Accordingly, when the temperature of the sensor element 11 lower than the activation temperature, becomes the sensor body 100 by means of the heater 18 heated to a desired temperature (eg 700 degrees C).

(Anordnungsaufbau des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors)(Arrangement Structure of Air-Fuel Ratio Sensor)

Falls, wie oben erwähnt, die Temperatur des Sensorelements 11 niedriger als dessen Aktivierungstemperatur ist, breiten sich Sauerstoffionen nicht in dem Sensorelement 11 aus. Aus diesem Grund wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 1 in dem kalten Zustand befindet, der Sensorkörper 100 durch die Heizeinrichtung 18 aufgeheizt. Hingegen kann in dem Auslassdurchgang 5, dem bestimmten Auslassdurchgang 5a, der Turbine 60a, einer Turbinenschnecke (nicht gezeigt) und dem Umgehungsdurchgang 602, Feuchtigkeit in dem Abgas zu Kondenswasser werden, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 1 in dem kalten Zustand befindet. Hier wird, falls der Sensorkörper 100 mit dem Kondenswasser benetzt wurde, das von der Heizeinrichtung 18 aufgeheizte Sensorelement 11 rasch abgekühlt, womit zu befürchten steht, dass das Sensorelement 11 reißen oder brechen kann. Falls der Sensorkörper 100 mit dem Kondenswasser benetzt wurde, kann es darüber hinaus unmöglich werden, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases genau zu erfassen. Somit steht zu befürchten, dass in dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 eine Abnormität auftreten kann, wenn der in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a angeordnete Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 dem Kondenswasser ausgesetzt ist. Es sei hier darauf hingewiesen, dass ein Abgassensor, bei dem der Riss oder Bruch des Sensorelements wie oben erwähnt auftreten kann, nicht auf den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 beschränkt ist, sondern der gleiche Riss oder Bruch auch bei einem Sensor (z.B. einem Sauerstoffsensor, einem NOx-Sensor oder dergleichen) auftreten kann, der ein Sensorelement aus einem sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten und eine Heizeinrichtung zum Anheben der Temperatur des Sensorelements aufweist. Demgemäß entspricht in jenen Fällen, in denen Sensoren wie etwa der Sauerstoffsensor, der NOx-Sensor, etc. in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a angeordnet sind, jeder dieser Sensoren auch einem Abgassensor in der vorliegenden Erfindung.If, as mentioned above, the temperature of the sensor element 11 lower than its activation temperature, oxygen ions do not spread in the sensor element 11 out. Because of this, when the internal combustion engine becomes 1 when in the cold state, the sensor body 100 through the heater 18 heated. On the other hand, in the outlet passage 5 , the particular outlet passage 5a , the turbine 60a , a turbine screw (not shown) and the bypass passage 602 Moisture in the exhaust gas to become condensation when the internal combustion engine 1 is in the cold state. Here, if the sensor body 100 was wetted with the condensation, that of the heater 18 heated sensor element 11 cooled rapidly, which is to be feared that the sensor element 11 can tear or break. If the sensor body 100 Moreover, with the condensed water wetted, it may become impossible to accurately detect the air-fuel ratio of the exhaust gas. Thus, it is feared that in the air-fuel ratio sensor 10 An abnormality may occur when in the particular outlet passage 5a arranged air-fuel ratio sensor 10 is exposed to condensation. It should be noted here that an exhaust gas sensor in which the crack or breakage of the sensor element may occur as mentioned above does not affect the air-fuel ratio sensor 10 but the same crack or break may also occur in a sensor (eg, an oxygen sensor, a NOx sensor or the like) having a sensor element made of an oxygen ion conductive solid electrolyte and a heater for raising the temperature of the sensor element. Accordingly, in those cases where sensors such as the oxygen sensor, the NOx sensor, etc. in the particular exhaust passage 5a are arranged, each of these sensors also an exhaust gas sensor in the present invention.

Darüber hinaus steuert die ECU 20 das WGV 603 in den vollständig geöffneten Zustand, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 1 in dem kalten Zustand befindet. In diesem Fall wird die Strömungsrate des Umgehungsabgases größer als die Strömungsrate des Abgases, das aus der Turbine 60a in den bestimmten Auslassdurchgang 5a strömt (nachstehend mitunter als ein „Turbinenabgas“ bezeichnet). Dabei tendiert das aus dem Umgehungsdurchgang 602 in den bestimmten Auslassdurchgang 5a ausströmende Abgas dazu, durch den bestimmten Auslassdurchgang 5a zu strömen, während es von dem Strom des Umgehungsabgases mitgeführt wird. Aus diesem Grund wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 1 in dem kalten Zustand befindet, leicht eine Benetzung des Sensors mit dem Kondenswasser herbeigeführt, welches mit dem Strom des Umgehungsabgases mitströmt. Ferner wird das Umgehungsabgas von einem Strom wirbelnden Abgases (nachstehend mitunter als eine „Turbinenwirbelströmung“ bezeichnet) mitgeführt, das ein Turbinenabgas ist, welches durch den bestimmten Auslassdurchgang 5a strömt, während es an dessen Wandoberfläche entlangwirbelt. Demgemäß ist in dieser Ausführungsform der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a an einer Position mit Ausnahme eines Bereichs angeordnet, der von dem Umgehungsabgas erreicht wird, das von der Turbinenwirbelströmung mitgeführt wird. Hier sei darauf hingewiesen, dass in dieser Ausführungsform der vollständig geöffnete Grad des WGV 603 einem vorbestimmten Öffnungsgrad in der vorliegenden Erfindung entspricht.In addition, the ECU controls 20 the WGV 603 in the fully open state when the internal combustion engine 1 is in the cold state. In this case, the flow rate of the bypass exhaust gas becomes larger than the flow rate of the exhaust gas discharged from the turbine 60a in the particular outlet passage 5a flows (hereinafter sometimes referred to as a "turbine exhaust"). This tends from the bypass passage 602 in the particular outlet passage 5a effluent exhaust gas thereto, through the particular outlet passage 5a to flow while it is carried by the flow of the bypass exhaust gas. Because of this, when the internal combustion engine becomes 1 in the cold state, wetting of the sensor with the condensed water, which flows with the flow of the bypass exhaust gas, is easily brought about. Further, the bypass exhaust gas is carried by a stream of swirling exhaust gas (hereinafter sometimes referred to as a "turbine swirling flow"), which is a turbine exhaust gas passing through the certain exhaust passage 5a flows as it swirls along its wall surface. Accordingly, in this embodiment, the air-fuel ratio sensor 10 in the circumferential direction of the particular outlet passage 5a disposed at a position except for a region reached by the bypass exhaust gas carried by the turbine vortex flow. It should be noted that in this embodiment, the fully opened degree of WGV 603 corresponds to a predetermined opening degree in the present invention.

5 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Anordnungsaufbaus des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 gemäß dieser Ausführungsform. In 5 ist die Turbinenwirbelströmung in dem Querschnitt durch einen Verbindungsabschnitt des Turbinengehäuses 60 mit dem bestimmten Auslassdurchgang 5a gezeigt, der in der oben erwähnten 2B dargestellt ist (wobei dieser als gleich dem Querschnitt durch den bestimmten Auslassdurchgang 5a gelten kann). Überdies ist in 5 die Strömungsrichtung des Umgehungsabgases, die von dem Umgehungsdurchgang 602 oder dem WGV 603 gelenkt wird (d.h. die Strömungsrichtung des Umgehungsabgases in dem Fall der Annahme, dass sie nicht dem Einfluss der Turbinenwirbelströmung unterliegt) als ein Pfeil C1 gezeigt. Hier wird in 5 angenommen, dass sich die Verbrennungskraftmaschine 1 in dem kalten Zustand befindet und das WGV 603 in den vollständig geöffneten Zustand gesteuert ist. 5 FIG. 12 is a diagram for explaining a configuration of arrangement of the air-fuel ratio sensor. FIG 10 according to this embodiment. In 5 is the turbine vortex flow in the cross-section through a connecting portion of the turbine housing 60 with the particular outlet passage 5a shown in the above mentioned 2 B is shown (this being equal to the cross section through the particular outlet passage 5a can apply). Moreover, in 5 the flow direction of the bypass exhaust gas from the bypass passage 602 or the WGV 603 directed is (that is, the flow direction of the bypass exhaust gas in the case of assuming that it is not subject to the influence of turbine vortex flow) as an arrow C1 shown. Here is in 5 assumed that the internal combustion engine 1 is in the cold state and the WGV 603 is controlled in the fully open state.

Hier wird die Strömungsrichtung des Umgehungsabgases durch die Wirbelrichtung des wirbelnden Abgases umgelenkt. In diesem Fall wird, wenn sich das Umgehungsabgas der Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs 5a nähert, die Strömungsrichtung des von dem Strom des wirbelnden Abgases (der Turbinenwirbelströmung) mitgeführten Umgehungsabgases in die Wirbelrichtung des wirbelnden Abgases umgelenkt, bezogen auf die von dem Umgehungsdurchgang 602 oder dem WGV 603 gelenkte Strömungsrichtung des Umgehungsabgases (Pfeil C1), wie in 5 durch einen Pfeil C2 gezeigt. Überdies ist in dieser Ausführungsform der Aufbau derart, dass sich das Umgehungsabgas dann, wenn das WGV 603 in den vollständig geöffneten Zustand gesteuert ist, zwar zu der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche 70a begeben kann, sich tatsächlich jedoch in dem Querschnitt des bestimmten Auslassdurchgangs 5a zu diesem Zeitpunkt ein Umgehungsabgas in gewissem Umfang in der Richtung der Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs 5a auf der Seite gegenüberliegend zu der Seite, auf der der Austrittsabschnitt des Umgehungsdurchgangs 602 angeordnet ist, zerstreuen kann, bevor es in die stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a strömt. Angesichts des Vorstehenden wird bei Fokussierung auf den Querschnitt des bestimmten Auslassdurchgangs 5a eine Zirkulationsregion des Umgehungsabgases durch eine in 5 gezeigte Region R1 angegeben.Here, the flow direction of the bypass exhaust gas is deflected by the swirling direction of the swirling exhaust gas. In this case, when the bypass exhaust gas of the wall surface of the particular outlet passage 5a approaches, the flow direction of the entrained exhaust gas entrained by the flow of the swirling exhaust gas (the turbine vortex flow) in the swirling direction of the swirling exhaust gas, based on that of the bypass passage 602 or the WGV 603 directed flow direction of the bypass exhaust gas (arrow C1 ), as in 5 through an arrow C2 shown. Moreover, in this embodiment, the structure is such that the bypass exhaust gas, when the WGV 603 is controlled to the fully open state, although to the upstream side face 70a but in fact in the cross-section of the particular outlet passage 5a at this time, a bypass exhaust gas to some extent in the direction of the wall surface of the particular exhaust passage 5a on the side opposite to the side on which the exit portion of the bypass passage 602 is arranged, it can disperse before entering the upstream side face 70a flows. In view of the above, focusing on the cross section of the particular outlet passage 5a a circulation region of the bypass exhaust gas through an in 5 shown region R1 specified.

Nun wird das Vorstehende anhand von 5 unter einem Gesichtspunkt der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a betrachtet oder geprüft. So erreicht das Umgehungsabgas in dem Fall der Annahme, dass es nicht von der Turbinenwirbelströmung mitgeführt wird, eine vorbestimmte Region R0 in der Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs 5a. Tatsächlich hingegen wird das Umgehungsabgas um einen vorbestimmten Winkel D1 in der Wirbelrichtung des Abgases um eine Wirbelachse des Turbinenabgases (durch einen Punkt P1 auf dem Querschnitt durch den bestimmten Auslassdurchgang 5a angegeben) mitgeführt. In diesem Fall wird ein Bereich in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a, der von dem Umgehungsabgas erreicht wird, als ein Bereich A1 festgelegt, der eine Region beinhaltet, in die die vorbestimmte Region R0 um den vorbestimmten Winkel D1 in der Wirbelrichtung des wirbelnden Abgases bewegt wird. Dann kann das strömende Kondenswasser, das in dem Strom des Umgehungsabgases mitgeführt wird, diesen Bereich A1 erreichen. Hier sei daraufhingewiesen, dass der vorbestimmte Winkel D1 als ein Winkel festgesetzt ist, der einem WGV-Öffnungsgrad zu diesem Zeitpunkt entspricht (mit anderen Worten einem WGV-Öffnungsgrad zu der Zeit, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 1 in dem kalten Zustand befindet und sich das WGV 603 in seinem vollständig geöffneten Grad befindet). Dies liegt daran, dass sich die Stärke der Turbinenwirbelströmung, die einen Einfluss auf das Umgehungsabgas hat, je nach dem WGV-Öffnungsgrad verändert.Now, the above is based on 5 from a viewpoint of the circumferential direction of the particular exhaust passage 5a considered or tested. Thus, in the case of assuming that it is not carried by the turbine vortex flow, the bypass exhaust gas reaches a predetermined region R0 in the wall surface of the particular outlet passage 5a , In actuality, however, the bypass exhaust gas is at a predetermined angle D1 in the swirling direction of the exhaust gas around a swirling axis of the turbine exhaust gas (through a point P1 on the cross section through the particular outlet passage 5a indicated). In this case, an area becomes in the circumferential direction of the specific exhaust passage 5a , which is reached from the bypass exhaust gas, as an area A1 which includes a region into which the predetermined region R0 around the predetermined angle D1 is moved in the swirling direction of the swirling exhaust gas. Then, the flowing condensed water entrained in the flow of the bypass exhaust gas may reach this area A1 to reach. It should be noted here that the predetermined angle D1 is set as an angle corresponding to a WGV opening degree at this time (in other words, a WGV opening degree at the time when the internal combustion engine 1 is in the cold state and the WGV 603 located in its fully open degree). This is because the strength of the turbine vortex flow, which has an influence on the bypass exhaust gas, changes depending on the WGV opening degree.

Wenn dann der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 an einer Position innerhalb eines Bereichs mit Ausnahme des Bereichs A1, d.h. innerhalb eines Bereichs A2 in 5, in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a angeordnet ist, kann die Benetzung des Sensors mit dem strömenden Kondenswasser, das in dem Strom des Umgehungsabgases mitgeführt wird, unterbunden werden. Hier sei darauf hingewiesen, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 dem Turbinenabgas selbst dann ausgesetzt ist, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 an einer Position innerhalb des Bereichs A2 in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a angeordnet ist. Aus diesem Grund wird das Abgas in die abgasseitige Elektrode 12 des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 eingeleitet, so dass es möglich wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Abgases mittels des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 zu erfassen.If then the air-fuel ratio sensor 10 at a position within a range except the range A1 ie within a range A2 in 5 in the circumferential direction of the particular outlet passage 5a is arranged, the wetting of the sensor with the flowing condensed water, which is carried in the flow of the bypass exhaust gas, can be prevented. It should be noted that the air-fuel ratio sensor 10 the turbine exhaust is exposed even if the air-fuel ratio sensor 10 at a position within the range A2 in the circumferential direction of the particular outlet passage 5a is arranged. For this reason, the exhaust gas becomes the exhaust gas side electrode 12 the air-fuel ratio sensor 10 initiated, so that it is possible, the air-fuel ratio of the exhaust gas by means of the air-fuel ratio sensor 10 capture.

Gemäß dem oben angegebenen Anordnungsaufbau des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 wird es in der Konstruktion, in der der Turbinenaustrittsabschnitt 601 und die stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a des Abgasreinigungskatalysators 70 nahe beieinander angeordnet sind und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a angeordnet ist, möglich, die Benetzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 mit dem Kondenswasser zu unterbinden.According to the above-mentioned arrangement structure of the air-fuel ratio sensor 10 it will be in the design where the turbine outlet section 601 and the upstream side face 70a the exhaust gas purification catalyst 70 are arranged close to each other and the air-fuel ratio sensor 10 in the particular outlet passage 5a is possible, possible, the wetting of the air-fuel ratio sensor 10 with the condensation water to stop.

Als Nächstes wird anhand von 6 auf eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. Hier sei darauf hingewiesen, dass in dieser zweiten Ausführungsform eine detaillierte Erläuterung der im Wesentlichen gleichen Konstruktion und der im Wesentlichen gleichen Steuerungsverarbeitung wie in der obengenannten ersten Ausführungsform entfällt.Next is based on 6 to a second embodiment of the present invention. Here, it should be noted that in this second embodiment, a detailed explanation of the substantially same construction and the substantially same control processing as in the aforementioned first embodiment is omitted.

6 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Anordnungsaufbaus des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 gemäß dieser zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 6 ist eine Stagnationsregion R2 des Kondenswassers zusammen mit einer in der obengenannten 5 gezeigten Zirkulationsregion R1 des Umgehungsabgases gezeigt. Somit kann das Kondenswasser in einer Region, welche sich innerhalb des bestimmten Auslassdurchgangs 5a in einer vertikalen Abwärtsrichtung befindet, stagnieren oder verbleiben. Dabei verbleibt in Fällen, in denen der Umgehungsdurchgang 602 unterhalb der Turbine 60a gebildet ist, wie beispielsweise in 6 gezeigt, das in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a stagnierende oder verbleibende Kondenswasser (nachstehend mitunter als „Stagnationswasser“ bezeichnet) so lange, bis es ein unteres Ende des Austrittsabschnitts des Umgehungsdurchgangs 602 erreicht. In diesem Fall ist das Stagnationswasser in einem Bereich A3 in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassabschnitts 5a vorhanden. 6 FIG. 12 is a diagram for explaining a configuration of arrangement of the air-fuel ratio sensor. FIG 10 according to this second embodiment of the present invention. In 6 is a stagnation region R2 of condensed water together with one in the above 5 shown circulation area R1 of the bypass exhaust gas. Thus, the condensed water may be in a region which is within the particular outlet passage 5a are in a vertical downward direction, stagnate or remain. This remains in cases where the bypass passage 602 below the turbine 60a is formed, such as in 6 shown in the particular outlet passage 5a stagnant or remaining condensed water (hereinafter sometimes referred to as "stagnant water") until it is a lower end of the outlet portion of the bypass passage 602 reached. In this case, the stagnant water is in one area A3 in the circumferential direction of the specific outlet portion 5a available.

Weiterhin, und zwar nicht nur dann, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Bereich A1 angeordnet ist, sondern auch dann, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in dem oben erwähnten Bereich A3 angeordnet ist, steht zu befürchten, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 mit Wasser benetzt wird. Demgemäß ist in dieser zweiten Ausführungsform der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a an einer Position mit Ausnahme des Bereichs A1 und des Bereichs A3 angeordnet, d.h. an einer Position, die in einen Bereich A4 und einen Bereich A5 in 6 fällt.Further, not only when the air-fuel ratio sensor 10 is in the range described in the first embodiment A1 is arranged, but also if the air-fuel ratio sensor 10 in the above-mentioned area A3 is arranged, it is feared that the air-fuel ratio sensor 10 is wetted with water. Accordingly, in this second embodiment, the air-fuel ratio sensor 10 in the circumferential direction of the particular outlet passage 5a at a location other than the area A1 and area A3 arranged, ie at a position in an area A4 and an area A5 in 6 falls.

Infolgedessen wird nicht nur die Benetzung des Sensors mit dem in dem Umgehungsabgas enthaltenen Kondenswasser, sondern auch die Benetzung des Sensors mit dem Stagnationswasser unterbunden. Das heißt, auch gemäß dem Anordnungsaufbau des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 dieser zweiten Ausführungsform wird es bei der Konstruktion, in der der Turbinenaustrittsabschnitt 601 und die stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a des Abgasreinigungskatalysators 70 nahe beieinander angeordnet sind und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a angeordnet ist, möglich, die Benetzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 mit dem Kondenswasser zu unterbinden.As a result, not only the wetting of the sensor with the condensed water contained in the bypass exhaust gas but also the wetting of the sensor with the stagnant water is suppressed. That is, also according to the arrangement structure of the air-fuel ratio sensor 10 This second embodiment, it is in the construction in which the turbine outlet section 601 and the upstream side face 70a the exhaust gas purification catalyst 70 are arranged close to each other and the air-fuel ratio sensor 10 in the particular outlet passage 5a is possible, possible, the wetting of the air-fuel ratio sensor 10 with the condensation water to stop.

Als Nächstes wird anhand von 7A, 7B und 8 auf eine Modifikation der obengenannten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. Hier sei darauf hingewiesen, dass bei dieser Modifikation eine detaillierte Erläuterung der im Wesentlichen gleichen Konstruktion und der im Wesentlichen gleichen Steuerungsverarbeitung wie in der obengenannten ersten und zweiten Ausführungsform entfällt.Next is based on 7A . 7B and 8th is referred to a modification of the above second embodiment of the present invention. Here, it should be noted that in this modification, a detailed explanation of the substantially same construction and the substantially same control processing as in the above-mentioned first and second embodiments is omitted.

Wie in 7A gezeigt, ist das Turbinengehäuse 60 gemäß dieser Modifikation mit dem Turbineneinlassabschnitt 600, dem Turbinenaustrittsabschnitt 601 und dem Umgehungsdurchgang 602 versehen, wie in der obengenannten 2A. Darüber hinaus ist das WGV 603 auf der Austrittsseite des Umgehungsdurchgangs 602 angeordnet, so dass in dem Zustand, in dem sich das WGV 603 in dem vollständig geöffneten Zustand befindet, der Strom des Umgehungsabgases zu der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche 70a geleitet wird. Weiterhin erstreckt sich in dieser Modifikation, wie in 7B gezeigt, der Auslassdurchgang 5, der an seinem einen Ende mit dem Auslasskrümmer 50 verbunden ist, nach unten, und das andere Ende des Auslassdurchgangs 5, welches der mit dem Auslasskrümmer 50 verbundenen Seite gegenüberliegt, ist mit dem Turbinengehäuse 60 verbunden. In dem Turbinengehäuse 60, das mit einem derartigen Auslassdurchgang 5 verbunden ist, ist die Turbine 60a unterhalb des Umgehungsdurchgangs 602 angeordnet. As in 7A shown is the turbine housing 60 according to this modification with the turbine inlet section 600 , the turbine outlet section 601 and the bypass passage 602 provided as in the above 2A , In addition, the WGV 603 on the exit side of the bypass passage 602 arranged so that in the state in which the WGV 603 is in the fully opened state, the flow of the bypass exhaust gas to the upstream side end surface 70a is directed. Furthermore, in this modification, as in 7B shown, the outlet passage 5 which is at one end with the exhaust manifold 50 is connected, down, and the other end of the outlet passage 5 which is the one with the exhaust manifold 50 opposite side is connected to the turbine housing 60 connected. In the turbine housing 60 that with such an outlet passage 5 connected is the turbine 60a below the bypass passage 602 arranged.

Weiterhin erfolgt nachstehend eine Erläuterung einer Anordnung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 in einem solchen Abgassystem. 8 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Anordnungsaufbaus des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 gemäß dieser Modifikation der zweiten Ausführungsform. In 8 sind, genau wie in der obengenannten 6, eine Region R1', die eine Zirkulationsregion des Umgehungsabgases ist, und eine Region R2' gezeigt, die eine Stagnationsregion des Kondenswassers ist. Hier sei darauf hingewiesen, dass in dieser Modifikation das Stagnationswasser verbleiben kann, bis es das untere Ende des Turbinenaustrittsabschnitts 601 erreicht.Further, an explanation will be given below of an arrangement of the air-fuel ratio sensor 10 in such an exhaust system. 8th FIG. 12 is a diagram for explaining a configuration of arrangement of the air-fuel ratio sensor. FIG 10 according to this modification of the second embodiment. In 8th are, just like in the above 6 , a region R1 ' , which is a circulation region of the bypass exhaust gas, and a region R2 ' which is a stagnation region of the condensed water. It should be noted that in this modification the stagnant water can remain until it reaches the lower end of the turbine outlet section 601 reached.

Dabei überlappen in dem in 8 gezeigten Abgassystem die Region R1' und die Region R2' einander in der Nähe der Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs 5a, und ein Bereich in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a, der von dem Umgehungsabgas erreicht werden kann (wobei dieser Bereich in 8 als ein Bereich A1' angegeben ist), ist in einem Bereich A3' beinhaltet, in dem das Stagnationswasser in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a vorhanden sein kann. Falls demgemäß der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in dem Bereich A3' in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a angeordnet ist, steht zu befürchten, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 mit Wasser benetzt werden kann. Somit ist der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in dieser Modifikation in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a an einer Position mit Ausnahme des Bereichs A3' angeordnet, d.h. an einer Position, die in einen Bereich A4' in 8 fällt.This overlap in the in 8th shown exhaust system the region R1 ' and the region R2 ' each other near the wall surface of the particular outlet passage 5a and an area in the circumferential direction of the specific outlet passage 5a which can be reached from the bypass exhaust gas (this range being in 8th as an area A1 ' is specified) is in one area A3 ' includes, in which the stagnation water in the circumferential direction of the specific outlet passage 5a can be present. Accordingly, if the air-fuel ratio sensor 10 in that area A3 ' in the circumferential direction of the particular outlet passage 5a is arranged, it is feared that the air-fuel ratio sensor 10 can be wetted with water. Thus, the air-fuel ratio sensor 10 in this modification in the circumferential direction of the particular outlet passage 5a at a location other than the area A3 ' arranged, ie at a position in an area A4 ' in 8th falls.

Weiterhin wird es auch gemäß dem Anordnungsaufbau des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 dieser Modifikation bei der Konstruktion, in der der Turbinenaustrittsabschnitt 601 und die stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a des Abgasreinigungskatalysators 70 nahe beieinander angeordnet sind und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a angeordnet ist, möglich, die Benetzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 mit dem Kondenswasser zu unterbinden.Furthermore, it also becomes according to the arrangement structure of the air-fuel ratio sensor 10 this modification in the construction, in which the turbine outlet section 601 and the upstream side face 70a the exhaust gas purification catalyst 70 are arranged close to each other and the air-fuel ratio sensor 10 in the particular outlet passage 5a is possible, possible, the wetting of the air-fuel ratio sensor 10 with the condensation water to stop.

Als Nächstes wird anhand von 9 auf eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Bezug genommen. Hier sei darauf hingewiesen, dass in dieser dritten Ausführungsform eine detaillierte Erläuterung der im Wesentlichen gleichen Konstruktion und der im Wesentlichen gleichen Steuerungsverarbeitung wie in der obengenannten ersten und zweiten Ausführungsform entfällt.Next is based on 9 to a third embodiment of the present invention. Here, it should be noted that in this third embodiment, a detailed explanation of the substantially same construction and the substantially same control processing as in the above-mentioned first and second embodiments is omitted.

9 ist ein Diagramm zum Erläutern eines Anordnungsaufbaus des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 gemäß dieser dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 9 sind eine Zirkulationsregion R1 des Umgehungsabgases und eine in 6 gezeigte Stagnationsregion R2 des Kondenswassers gezeigt. Hier unterliegt das in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a stehende oder verbleibende Kondenswasser (Stagnationswasser) dem Einfluss des Stroms des wirbelnden Abgases (Turbinenwirbelströmung). Konkret wird das Stagnationswasser in der Wirbelrichtung des wirbelnden Abgases aufgewirbelt. Dabei wird, wie in 9 gezeigt, das Stagnationswasser bis zu einer maximalen Höhe H1 ab der Wasseroberfläche des Stagnationswassers (in 9 mit S1 gekennzeichnet) aufgewirbelt. In diesem Fall erreicht das Stagnationswasser einen Bereich A6 in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a. Hier sei darauf hingewiesen, dass der Bereich A6 als ein Bereich entsprechend dem WGV-Öffnungsgrad festgesetzt wird. Dies liegt daran, dass sich die Stärke der Turbinenwirbelströmung, die einen Einfluss auf die Aufwirbelung des Stagnationswassers hat, entsprechend dem WGV-Öffnungsgrad verändert. Konkret wird die Turbinenwirbelströmung größer, wenn der WGV-Öffnungsgrad klein ist, als wenn er groß ist. Demgemäß wird die maximale Höhe, bis zu der das Stagnationswasser aufgewirbelt wird, tendenziell umso höher und der obengenannte Bereich A6 umso größer, je kleiner der WGV-Öffnungsgrad ist. 9 FIG. 12 is a diagram for explaining a configuration of arrangement of the air-fuel ratio sensor. FIG 10 according to this third embodiment of the present invention. In 9 are a circulation region R1 of the bypass exhaust gas and an in 6 shown stagnation region R2 of condensed water shown. Here it is subject to the particular outlet passage 5a standing or remaining condensation (stagnant water) the influence of the swirling exhaust gas flow (turbine vortex flow). Specifically, the stagnant water is fluidized in the swirling direction of the swirling exhaust gas. It will, as in 9 shown, the stagnant water up to a maximum height H1 from the water surface of the stagnation water (in 9 With S1 marked) swirled. In this case, the stagnant water reaches an area A6 in the circumferential direction of the particular outlet passage 5a , It should be noted that the area A6 is set as a range corresponding to the WGV opening degree. This is because the strength of the turbine vortex flow, which has an influence on the agitation of the stagnant water, changes according to the WGV opening degree. Specifically, the turbine vortex flow becomes larger when the WGV opening degree is small than when it is large. Accordingly, the maximum height to which the stagnant water is whirled tends to be higher and the above range tends to be A6 the larger, the smaller the WGV opening degree is.

Weiterhin steht auch dann, wenn der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in der Region A6 angeordnet ist, zu befürchten, dass der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 mit Wasser benetzt werden kann. Demgemäß ist in dieser dritten Ausführungsform der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs 5a an einer Position mit Ausnahme des Bereichs A1, des Bereichs A3 und des Bereichs A6 angeordnet, d.h. an einer Position, die in den Bereich A4 und einen Bereich A7 in 9 fällt. Infolgedessen wird die Benetzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 unterbunden. Hier sei darauf hingewiesen, dass der Bereich A6, wie oben erwähnt, als ein Bereich entsprechend dem WGV-Öffnungsgrad festgesetzt wird und dass bei einer solchen Auslegung der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 mithin in Übereinstimmung mit einer maximalen Aufwirbelungshöhe des Stagnationswassers, welche sich entsprechend dem WGV-Öffnungsgrad verändert, angeordnet wird.Furthermore, even if the air-fuel ratio sensor 10 in the region A6 is arranged to fear that the air-fuel ratio sensor 10 can be wetted with water. Accordingly, in this third embodiment, the air-fuel ratio sensor 10 in the circumferential direction of the particular outlet passage 5a at a location other than the area A1 , of the area A3 and area A6 arranged, ie at a position in the area A4 and an area A7 in 9 falls. As a result, the wetting of the air-fuel ratio sensor 10 prevented. It should be noted that the area A6 As mentioned above, as a range is set according to the WGV opening degree and that in such a design of the air-fuel ratio sensor 10 Thus, in accordance with a maximum Aufwirbelungshöhe the stagnation water, which varies according to the WGV opening degree is arranged.

Mit anderen Worten wird es gemäß dem Anordnungsaufbau des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 dieser dritten Ausführungsform bei der Konstruktion, in der der Turbinenaustrittsabschnitt 601 und die stromaufwärtsseitige Stirnfläche 70a des Abgasreinigungskatalysators 70 nahe beieinander angeordnet sind und der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 10 in dem bestimmten Auslassdurchgang 5a angeordnet ist, möglich, die Benetzung des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensors 10 mit dem Kondenswasser zu unterbinden.In other words, it becomes according to the arrangement structure of the air-fuel ratio sensor 10 this third embodiment in the construction in which the turbine outlet section 601 and the upstream side face 70a the exhaust gas purification catalyst 70 are arranged close to each other and the air-fuel ratio sensor 10 in the particular outlet passage 5a is possible, possible, the wetting of the air-fuel ratio sensor 10 with the condensation water to stop.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1:1:: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
5:5:: Auslassdurchgangoutlet passage
5a:5a:: bestimmter Auslassdurchgangcertain outlet passage
6:6:: Turboladerturbocharger
10:10:: ECUECU
60a:60a:: Turbineturbine
70:70:: Abgasreinigungskatalysatorpurifying catalyst
70a:70a:: stromaufwärtsseitige Stirnflächeupstream side face
601:601:: TurbinenaustrittsabschnittTurbine outlet section
602:602:: UmgehungsdurchgangBypass passage
603:603:: Wastegate-Ventil (WGV)Wastegate valve (WGV)

Claims

Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine, das aufweist: einen Turbolader mit einer Turbine, der in einem Auslassdurchgang der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist; einen Abgasreinigungskatalysator, der in dem Auslassdurchgang an einer Stelle stromabwärts der Turbine angeordnet ist; einen Umgehungsdurchgang, der an einer Stelle stromaufwärts der Turbine von dem Auslassdurchgang abzweigt und an einer Stelle stromaufwärts des Abgasreinigungskatalysators unter Umgehung der Turbine in den Auslassdurchgang übergeht; ein Wastegate-Ventil, das imstande ist, einen Abgaskanalquerschnitt in dem Umgehungsdurchgang zu verändern; und einen Abgassensor, der in einem bestimmten Auslassdurchgang angeordnet ist, welcher ein Abschnitt des Auslassdurchgangs zwischen der Turbine und dem Abgasreinigungskatalysator ist; wobei die Turbine und der Abgasreinigungskatalysator derart angeordnet sind, dass sich ein Austrittsabschnitt der Turbine und eine stromaufwärtsseitige Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators in einem vorbestimmten Nähezustand befinden und eine Verlängerungslinie einer Rotationsachse der Turbine die stromaufwärtsseitige Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators schneidet, ohne eine Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs zu schneiden; und ferner derart aufgebaut ist, dass, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem kalten Zustand befindet und ein Öffnungsgrad des Wastegate-Ventils ein vorbestimmter Öffnungsgrad ist, das aus dem Umgehungsdurchgang in den bestimmten Auslassdurchgang strömende Umgehungsabgas zu der stromaufwärtsseitigen Stirnfläche des Abgasreinigungskatalysators geleitet wird; und der Abgassensor an einer Position in einer Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs mit Ausnahme eines ersten Bereichs angeordnet ist, der ein Bereich ist, der von dem Umgehungsabgas zu der Zeit erreicht wird, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in einem kalten Zustand befindet, wobei das Umgehungsabgas von einem wirbelnden Abgas mitgeführt wird, das aus der Turbine in den bestimmten Auslassdurchgang strömt und durch den bestimmten Auslassdurchgang strömt, während es an dessen Wandoberfläche entlangwirbelt.An exhaust system for an internal combustion engine, comprising: a turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine; an exhaust purification catalyst disposed in the exhaust passage at a location downstream of the turbine; a bypass passage located at a location upstream of the turbine of the Discharge passage branches off and passes at a location upstream of the exhaust gas purification catalyst, bypassing the turbine in the exhaust passage; a wastegate valve capable of changing an exhaust passage cross section in the bypass passage; and an exhaust gas sensor disposed in a certain exhaust passage which is a portion of the exhaust passage between the turbine and the exhaust gas purifying catalyst; wherein the turbine and the exhaust gas purification catalyst are arranged such that an exit portion of the turbine and an upstream end surface of the exhaust purification catalyst are in a predetermined proximity state and an extension line of a rotation axis of the turbine intersects the upstream side surface of the exhaust purification catalyst without intersecting a wall surface of the particular exhaust passage; and further configured such that when the internal combustion engine is in a cold state and an opening degree of the wastegate valve is a predetermined opening degree, the bypass exhaust gas flowing out of the bypass passage into the specific exhaust passage is directed to the upstream side end surface of the exhaust purification catalyst; and the exhaust gas sensor is disposed at a position in a circumferential direction of the specific exhaust passage except for a first region that is an area reached from the bypass exhaust gas at the time when the internal combustion engine is in a cold state, wherein the bypass exhaust gas is from a entraining exhaust gas flowing from the turbine into the specific outlet passage and flowing through the specific outlet passage while swirling along the wall surface thereof.

Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, wobei der erste Bereich eine Region beinhaltet, in die eine Region um einen vorbestimmten Winkel in der Wirbelrichtung des wirbelnden Abgases bewegt wird, wenn angenommen wird, dass das Umgehungsabgas zu der Zeit, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine in dem kalten Zustand befindet, die Wandoberfläche des bestimmten Auslassdurchgangs erreicht hat, ohne von dem wirbelnden Abgas mitgeführt zu werden.Exhaust system for an internal combustion engine according to Claim 1 wherein the first region includes a region into which a region is moved by a predetermined angle in the swirling direction of the swirling exhaust gas, assuming that the bypass exhaust gas at the time when the internal combustion engine is in the cold state, the wall surface of the certain exhaust passage has been reached without being carried by the swirling exhaust gas.

Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Abgassensor ferner in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs an einer Position innerhalb eines Bereichs, in dem er vertikal nach unten positioniert ist, und mit Ausnahme eines Bereichs, in dem Stagnationswasser verbleibt, welches in dem bestimmten Auslassdurchgang verbleibendes Kondenswasser ist, angeordnet ist.Exhaust system for an internal combustion engine according to Claim 1 or 2 wherein the exhaust gas sensor is further disposed in the circumferential direction of the predetermined exhaust passage at a position within a range in which it is positioned vertically downward except for a region where stagnant water remains, which is condensed water remaining in the particular exhaust passage.

Abgassystem für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 3, wobei der Abgassensor ferner in der Umfangsrichtung des bestimmten Auslassdurchgangs an einer Position mit Ausnahme eines Bereichs, der von dem Stagnationswasser erreicht wird, das von dem wirbelnden Abgas in dessen Wirbelrichtung aufgewirbelt wird, angeordnet ist.Exhaust system for an internal combustion engine according to Claim 3 wherein the exhaust gas sensor is further disposed in the circumferential direction of the specific exhaust passage at a position except for a region reached by the stagnant water swirled up by the swirling exhaust gas in the swirling direction thereof.